Un émetteur optique sans isolateur atteint 180 Gbit/s pour les centres de données

Gérer les réflexions optiques sans blindage encombrant

Les centres de calcul modernes s'appuient sur des liaisons optiques rapides pour échanger des données entre serveurs, mais la miniaturisation du matériel se heurte à un obstacle physique récurrent dans l'innovation optique. Lorsque des lasers accordables construits sur la photonique silicium sont intégrés à des modulateurs faits d'autres matériaux, la lumière se réfléchit vers la cavité laser. Ces réflexions déstabilisent le faisceau laser et dégradent la transmission de données à haut débit.

Les assemblages optiques standard résolvent le problème en insérant un isolateur magnéto-optique, un composant qui bloque la lumière se propageant vers l'arrière. Les isolateurs optiques ajoutent du volume, augmentent le coût d'assemblage et résistent à l'intégration sur les puces semi-conductrices standard. Pour contourner cette contrainte, une équipe dirigée par le professeur et inventeur Tomohiro Kita, du département de physique appliquée de l'université Waseda, a conçu un émetteur qui supprime la rétroaction déstabilisante par ingénierie spectrale, une invention rapportée par TechXplore.

« Cette architecture ouvre une voie prometteuse vers des émetteurs optiques compacts et sans isolateur pour les circuits photoniques intégrés et les systèmes de communication optique à haut débit de nouvelle génération. »

— Tomohiro Kita, professeur à l'université Waseda

Une conception conjointe entre nitrure de silicium et niobate de lithium

L'équipe de recherche comprenait Shotaro Hirata, Shingo Takano, Yu Kataoka et Ryo Shimizu, de Sumitomo Osaka Cement Co. Ltd., ainsi que le Dr Yuya Yamaguchi, de l'Institut national des technologies de l'information et de la communication du Japon. Leur étude a été publiée dans le Journal of Lightwave Technology le 7 octobre 2026.

Le prototype matériel associe un laser accordable à cavité externe à un modulateur en niobate de lithium en couche mince. À l'intérieur de la cavité laser, deux résonateurs en anneau en nitrure de silicium font office de filtre de Vernier pour sélectionner des longueurs d'onde de fonctionnement précises. Le modulateur intègre un interféromètre de Mach-Zehnder asymétrique, dont la courbe de transmission dépend de la longueur d'onde. En faisant correspondre la réponse optique du modulateur à celle du filtre laser, les chercheurs ont façonné la rétroaction afin qu'elle ne perturbe plus l'émission monomode du laser.

Une large plage d'accord et une capacité de données élevée

Les évaluations en laboratoire ont montré que l'émetteur sans isolateur conserve des performances laser stables sur une plage de fonctionnement d'environ 67 nm. Le montage a maintenu la clarté du signal sans contrôle actif de la température, ce qui simplifie la gestion thermique dans les baies denses.

Lors de l'évaluation à haut débit, le dispositif a soutenu une transmission de données à 180 Gbit/s, le débit le plus élevé examiné pendant les tests. Comme l'émetteur s'accorde sur 67 nm, il prend en charge le multiplexage par répartition en longueur d'onde, une technique qui envoie plusieurs canaux de données sur différentes longueurs d'onde optiques dans une même fibre. Représentant une nouvelle propriété intellectuelle de valeur, cette conception ouvre la voie à la concession de licences de brevets et à des transferts de technologie vers les lignes de production d'interconnexions optiques de nouvelle génération.

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