Trasmettitore ottico senza isolatore raggiunge 180 Gbit/s per i data center
Ricercatori giapponesi combinano risonatori al nitruro di silicio e modulatori al niobato di litio per eliminare gli ingombranti isolatori ottici.
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Un gruppo di ingegneri giapponesi ha sviluppato un trasmettitore ottico integrato che funziona stabilmente senza isolatore ottico, raggiungendo velocità di trasmissione dati fino a 180 Gbit/s. L'invenzione hardware risolve i problemi di riflessione che destabilizzano i laser nei collegamenti ad alta capacità progettati per i servizi cloud e i carichi di lavoro dell'intelligenza artificiale.
Gestire le riflessioni ottiche senza schermature ingombranti
I moderni centri di calcolo si affidano a collegamenti ottici veloci per scambiare dati tra i server, ma la miniaturizzazione dell'hardware incontra nell'innovazione ottica una barriera fisica ricorrente. Quando laser sintonizzabili realizzati in fotonica al silicio vengono integrati con modulatori di materiali diversi, la luce si riflette all'indietro nella cavità laser. Queste riflessioni destabilizzano il fascio laser e degradano la trasmissione dati ad alta velocità.
I moduli ottici standard risolvono il problema inserendo un isolatore magneto-ottico, un componente che blocca la luce che viaggia all'indietro. Gli isolatori ottici aumentano l'ingombro, accrescono i costi di assemblaggio e si prestano male all'integrazione sui chip a semiconduttore standard. Per aggirare questo vincolo, un team guidato dal professore e inventore Tomohiro Kita del Dipartimento di fisica applicata della Waseda University ha progettato un trasmettitore che sopprime il feedback destabilizzante attraverso l'ingegneria spettrale, un'invenzione raccontata da TechXplore.
«Questa architettura offre un percorso promettente verso trasmettitori ottici compatti e senza isolatore per circuiti fotonici integrati di prossima generazione e sistemi di comunicazione ottica ad alta velocità.»
— Tomohiro Kita, professore alla Waseda University
Un progetto condiviso tra nitruro di silicio e niobato di litio
Del gruppo di ricerca facevano parte Shotaro Hirata, Shingo Takano, Yu Kataoka e Ryo Shimizu di Sumitomo Osaka Cement Co. Ltd., insieme al dottor Yuya Yamaguchi del National Institute of Information and Communications Technology giapponese. Lo studio è stato pubblicato sul Journal of Lightwave Technology il 7 ottobre 2026.
Il prototipo hardware abbina un laser sintonizzabile a cavità esterna a un modulatore in niobato di litio a film sottile. All'interno della cavità laser, due risonatori ad anello al nitruro di silicio funzionano come filtro di Vernier per selezionare specifiche lunghezze d'onda operative. Il modulatore integra un interferometro Mach-Zehnder asimmetrico, che ha una propria curva di trasmissione dipendente dalla lunghezza d'onda. Allineando la risposta ottica del modulatore a quella del filtro laser, i ricercatori hanno modellato il feedback di ritorno in modo che non disturbi più l'emissione laser monomodale.
Ampio intervallo di sintonizzazione e alta capacità di trasmissione
Le valutazioni di laboratorio hanno mostrato che il trasmettitore senza isolatore mantiene prestazioni laser stabili su un intervallo operativo di circa 67 nm. Il sistema ha mantenuto la nitidezza del segnale senza controllo attivo della temperatura, il che semplifica la gestione termica nei sistemi a rack ad alta densità.
Nelle prove ad alta velocità, il dispositivo ha sostenuto una trasmissione dati a 180 Gbit/s, la velocità massima esaminata durante i test. Poiché il trasmettitore si sintonizza su 67 nm, supporta il multiplexing a divisione di lunghezza d'onda, una tecnica che invia più canali dati su lunghezze d'onda ottiche diverse lungo una sola fibra. Rappresentando una preziosa nuova proprietà intellettuale, il progetto apre la strada a licenze brevettuali e al trasferimento tecnologico nelle linee di produzione delle interconnessioni ottiche di prossima generazione.
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