Fotonika krzemowa to idealna platforma umożliwiająca budowę inteligentnych nadajników-odbiorników do szybkich łączy światłowodowych. Brak odpowiednich źródeł światła w pobliżu mikroukładu jest główną przeszkodą uniemożliwiającą zrewolucjonizowanie sieci telekomunikacyjnych przy pomocy tej technologii.
Zapotrzebowanie na szybki przesył danych oraz mniejsze i tańsze urządzenia optyczne jest główną siłą napędzającą integrację fotoniki z mikroukładami krzemowymi. Do niedawna wiele wydajnych urządzeń optycznych, takich jak filtry, modulatory, multipleksery i detektory, opracowywano pod kątem wykorzystania najnowszej technologii krzemowej.
Poprzez opracowanie nowych źródeł światła, będących innymi głównymi elementami nadajników-odbiorników, oraz odpowiednie zintegrowanie ich z mikroukładami krzemowymi, uczestnicy projektu HYSSOP (Hybrid III-V/silicon laser for the future generation of photonic integrated circuits) starali się pokonać najważniejszą przeszkodę utrudniającą powszechne zastosowanie fotoniki krzemowej. Prace koncentrowały się na laserach półprzewodnikowych, wytwarzanych zarówno z krzemu, jaki i materiałów półprzewodnikowych grupy III-V. Najpierw wytworzono falowody krzemowe na płytce typu "krzem na izolatorze", by następnie połączyć ją z epitaksjalną płytką półprzewodnikową III-V.
Zespół projektu potwierdził możliwość zastosowania hybrydowych laserów krzemowych w tak różnych dziedzinach, jak połączenia optyczne krótkiego zasięgu czy długodystansowa transmisja optyczna.
Lasery o sprzężeniu zwrotnym w układzie stałych rozproszonych (DFB) zintegrowane z szybkimi modulatorami to nowe zastosowanie sieci Ethernet 100 Gb. Naukowcy przygotowali zgodny ze standardami moduł nadajnika-odbiornika przy pomocy hybrydowego lasera krzemowego DFB 25 mW, pracującego na 1550 nm i zintegrowanego z modulatorem. Moc wyjściowa przekroczyła próg 10 mW określony dla tego standardu.
Innym ważnym osiągnięciem było opracowanie przestrajalnych hybrydowych laserów krzemowych, które można zastosować zarówno po stronie nadajnika, jak i odbiornika w optyce dalekiego zasięgu. Naukowcy przeprowadzili szeroko zakrojone testy laserów o szerokiej przestrajalności i wysokiej mocy wyjściowej. Aby osiągnąć wymaganą wartość mocy dla komunikacji długodystansowej, zespół połączył z laserem niskozakłóceniowy hybrydowy półprzewodnikowy wzmacniacz optyczny, zwiększając w ten sposób moc.
Dzięki niskim kosztom, bezpośrednio modulowane lasery przestrajalne są bardzo atrakcyjną propozycją, jeżeli chodzi o zastosowanie w sieciach dostępowych. Zespół z powodzeniem zbudował też lasery dla światłowodów jednomodowych 10 Gb/s o długości do 25 km.
Fotonika krzemowa ma szansę zrewolucjonizować telekomunikację i przesył danych w ciągu najbliższych 10 lat. Projekt HYSSOP wniósł istotny wkład w tę rewolucję. Dzięki wykorzystaniu kropek lub kresek kwantowych zamiast studni kwantowych jako aktywnego materiału w laserach hybrydowych, może uda się zbudować urządzenia o większej mocy i mniejszych zakłóceniach.
poleca:
