DTU-forskere laver verdens hurtigste optiske chip

Kresten Yvind orskningsgruppe på DTU Fotonik har fremstillet en chip, der kan konvertere et optisk signal med en hastighed på 1,28 terabit/s fra en bølgelængde til en anden.

Det er ny verdensrekord. Forskningsresultatet præsenteres i dag på en konference i USA, som et såkaldt post-deadline paper, hvortil der stilles ekstra høje krav om nyhedsværdi og relevans.

Det er afgørende for at kunne øge den samlede kapacitet i optiske kommunikationsystemer, at man kan konvertere signaler fra en bølgelængde til en anden. En lang række forskergrupper verden over arbejder derfor på forskellige teknikker til mest effektivt at lave en sådan bølgelængdekonvertering.

For tre år siden kunne DTU-forskerne på samme konference præsentere en chip, der kunne konvertere et signal på 640 gigabit/s.

Med den nye chip er de altså nu i stand til at håndtere dobbelt så hurtige signaler.

Den nye chip består af en få millimeter lang bølgeleder af aluminiumgalliumarsenid, AlGaAs, der er placeret på et isolerende materiale af siliciumdioxid, SiO2. Den svarer dermed til de silicon-on-insulator-komponenter, der anvendes i mange kommercielle chips.

Kresten Yvind forklarer, at silicium ikke er et perfekt materiale i forbindelse med de ikkelineære processer, der fører til bølgelængdekonvertering. Derfor er anvendt AlGaAs.

Ved at styre overflade-ruheder i nanometerområdet er chippen designet til at mindske tabene ved multifotone absorptionsprocesser.

I testopstillingen sendes et signal på 1,28 Tbit/s ved en bølgelængde på 1.550 nm ind mod chippen, som samtidig tilføres et kraftigere signal ved 1.568 nm.

Under en ikkelineær proces, der kendes som four-wave-mixing, fører det til, at der dannes et signal med en bølgelængde på 1.586 nm.

Da fotonens energi er omvendt proportional med bølgelængden, er relationen mellem de indgående bølgelængder givet ved ligningen 1/1.568 + 1/1.568 = 1/1.550 + 1/1.586.