La comunicazione ottica sta vivendo una vera e propria rivoluzione grazie all’introduzione di un nuovo modulatore compatto basato su indio fosfuro (InP) che supera le velocità e le capacità di trasmissione esistenti. Questa innovazione consente una trasmissione dati più efficiente attraverso la banda C+L, migliorando notevolmente la capacità delle reti ottiche di supportare la crescente domanda di servizi ad alta larghezza di banda.
Con l’aumento del traffico dati, c’è una richiesta urgente di trasmettitori e ricevitori ottici più piccoli in grado di gestire formati di modulazione multi-livello complessi e di raggiungere velocità di trasmissione dati più elevate. In un passo importante verso il raggiungimento di questo obiettivo, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo modulatore compatto basato su InP e hanno dimostrato che può raggiungere un tasso di baud e una capacità di trasmissione per lunghezza d’onda record rispetto ad altri modulatori.
I modulatori sono trasmettitori ottici utilizzati nei sistemi di comunicazione ottica che possono inserire informazioni sulla luce modulando l’ampiezza e la fase prima che venga trasmessa attraverso una fibra ottica.
“Servizi che richiedono capacità dati, come la distribuzione di video e i servizi di videoconferenza, sono diventati diffusi e ci si aspetta che in futuro vengano introdotti servizi che arricchiscano ulteriormente le nostre vite”, ha affermato Josuke Ozaki della NTT Innovative Devices Corporation in Giappone. “Per realizzare i nuovi servizi, è molto importante aumentare il tasso di dati totali dei sistemi di trasmissione ottica che supportano lo sfondo. Se la capacità di trasmissione ottica è insufficiente, sarà difficile realizzare nuovi servizi convenienti e una società basata sui dati. Inoltre, lo sviluppo di un trasmettitore ottico che copre la banda C+L in un singolo modulo consente un’operazione di rete flessibile e riduce i costi delle apparecchiature.
Una misura della velocità di trasmissione dei dati è il tasso di baud, che indica il numero di cambiamenti di segnale che si verificano ogni secondo in un canale di comunicazione. Con tassi di baud più elevati, la larghezza di banda del segnale di modulazione richiesta per ciascun canale aumenta e meno canali possono essere trasmessi nella banda C convenzionale. Questo rende ancora più importante estendere la larghezza di banda delle lunghezze d’onda dalla banda C alla banda L, che insieme sono indicate come banda C+L.
Sebbene i modulatori realizzati con il semiconduttore InP abbiano eccellenti caratteristiche ottiche e radiofrequenza, mostrano una forte dipendenza dalla lunghezza d’onda che ha reso difficile estendere il loro intervallo di lunghezze d’onda.
Per superare questa sfida, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo chip modulatore InP con uno strato di semiconduttore ottimizzato e una struttura di guida d’onda che può operare su un’ampia gamma di lunghezze d’onda. Utilizzando il nuovo chip modulatore, hanno ottenuto il primo modulatore al mondo con un chip modulatore InP che può trasmettere nella banda C+L e ha un corpo del pacchetto che misura solo 11,9 × 29,8 × 4,35 mm3.
Nella banda C+L, il nuovo modulatore ha mostrato una larghezza di banda elettro-ottica di 3 dB di oltre 90 GHz, una perdita di inserimento alla massima trasmissione di meno di 8 dB e un rapporto di estinzione di 28 dB o più. I ricercatori hanno anche applicato il loro nuovo modulatore in esperimenti utilizzando segnali di modulazione di ampiezza in quadratura a 144 livelli (PCS-144QAM) a 180 Gbaud, dimostrando un tasso di bit netto senza precedenti di 1,8 Tbps su 80 km di fibra monomodale standard nella banda C+L. Secondo gli autori dello studio, questa è la prima volta che un modulatore basato su InP è stato mostrato per operare nelle bande C+L e la capacità di trasmissione per lunghezza d’onda record mondiale è stata segnalata per un modulatore.
