La tecnología de óptica coempaquetada (CPO) ha dado un paso significativo hacia adelante con el desarrollo de circuitos integrados fotónicos (PIC) que se integran con circuitos electrónicos (EIC), como CPUs y GPUs, en una única plataforma. Este avance tiene el potencial de mejorar notablemente la eficiencia de la transmisión de datos en centros de datos y entornos de computación de alto rendimiento. Las soluciones CPO requieren una fuente láser para su funcionamiento, que puede estar integrada directamente en los chips fotónicos de silicio o proporcionada externamente.
Mientras que las fuentes láser integradas permiten una mayor densidad de integración de CPO, garantizar una fiabilidad consistente puede ser un desafío, lo que podría afectar la robustez del sistema en general. En comparación, el uso de fuentes láser externas (ELS) en CPO ofrece una fiabilidad superior del sistema.
Avances en guías de onda de polímero
Las guías de onda de polímero de modo único son componentes esenciales de muchos PIC, ya que facilitan la acoplamiento de luz desde un láser externo hacia el PIC o distribuyen señales ópticas dentro del sistema. Estas guías son rentables, mecánicamente flexibles y altamente compatibles con circuitos eléctricos, lo que las convierte en una opción prometedora para los sistemas CPO que utilizan ELS.
Un equipo de investigadores liderado por el Dr. Satoshi Suda del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada de Japón ha evaluado la estabilidad y fiabilidad de las guías de onda de polímero de modo único fabricadas sobre sustratos de vidrio-epoxi. Sus hallazgos, publicados en el Journal of Lightwave Technology, sugieren que estas guías de onda poseen características deseables que las convierten en un añadido prometedor para los futuros sistemas CPO.
El equipo fabricó guías de onda de polímero de 11 mm de longitud utilizando escritura láser directa sobre sustratos de vidrio-epoxi. Las guías presentaron dimensiones de núcleo bien controladas (9.0 µm × 7.0 µm), adecuadas para igualar fibras ópticas de modo único estándar. Exhibieron una baja pérdida dependiente de la polarización (PDL) y un bajo retraso de grupo diferencial (DGD), así como una excelente uniformidad en ocho muestras fabricadas.
Las guías de onda con baja PDL y DGD pueden facilitar la transmisión estable de señales dentro de los sistemas CPO al minimizar las distorsiones. Los investigadores encontraron que las guías fabricadas poseen una pérdida de inserción y dimensiones de campo de modo consistentes. Las bajas variaciones en la pérdida de inserción y las dimensiones del campo de modo entre las guías sugieren que pueden funcionar como interconexiones ópticas energéticamente eficientes, lo que las hace adecuadas para su adopción en sistemas CPO.
Además, las guías de onda fabricadas en sustratos de vidrio-epoxi mostraron un ratio de extinción de polarización (PER) deseable, un criterio crítico que refleja la capacidad de las guías para mantener una polarización específica de las señales que transmiten. El equipo midió el PER en todas las longitudes de onda dentro del estándar CWDM4 y observó un alto PER de más de 20 dB en todas las longitudes de onda del CWDM4, cumpliendo con las especificaciones del OIF para sistemas CPO basados en ELS.
Además, las pruebas de las guías de onda basadas en vidrio-epoxi bajo condiciones de alta potencia revelaron que las guías eran resistentes a la degradación por potencia incluso después de seis horas de uso continuo, mostrando preocupaciones mínimas por calentamiento. Las ELS utilizadas en estos experimentos, que permitieron un funcionamiento estable durante seis horas, fueron proporcionadas por Furukawa Electric Co., Ltd.
Estos hallazgos subrayan el gran potencial de las guías de onda de polímero para su implementación práctica en sistemas CPO exigentes, ofreciendo una base fiable para las tecnologías de comunicación óptica de alta densidad y alta capacidad de próxima generación.
