- Kyocera y la Universidad de Tohoku han desarrollado una nueva tecnología de chip óptico que puede reducir la luz reflejada en aproximadamente un 95%.
- La tecnología utiliza un proceso de recocido láser para integrar aisladores ópticos en chips de fotónica de silicio.
- El método de calentamiento localizado evita dañar los circuitos de fotónica de silicio, mejorando la integración de los aisladores ópticos.
- Esta tecnología podría desempeñar un papel importante en futuros sistemas ópticos de alta densidad.
Kyocera y la Universidad de Tohoku han desarrollado una nueva tecnología de chip óptico que promete resolver problemas crecientes en centros de datos de alta velocidad, mejorando el rendimiento al reducir aproximadamente un 95% de la luz reflejada. La tecnología utiliza un proceso de recocido láser para integrar directamente aisladores ópticos en chips de fotónica de silicio, calentando solo las áreas objetivo en lugar de exponer todo el chip a altas temperaturas. El aislador óptico actúa para evitar que la luz se propague hacia atrás hacia la fuente láser, ya que la luz reflejada puede interferir con el láser y degradar el rendimiento del sistema de comunicación óptica.
Con las cargas de trabajo de inteligencia artificial impulsando la necesidad de que los centros de datos procesen más información, la tecnología de fotónica de silicio está siendo desarrollada para ofrecer conexiones más rápidas y eficientes energéticamente.
Ventajas técnicas de los aisladores ópticos
Esta tecnología utiliza señales de luz en lugar de eléctricas para transmitir y procesar datos, y el proceso de calentamiento láser resuelve el problema de integración. Los aisladores ópticos tradicionales generalmente dependen de granates magneto-ópticos, un tipo de material cristalino que necesita ser calentado a aproximadamente 600 grados Celsius o más para desarrollar las propiedades necesarias para suprimir la luz reflejada. Sin embargo, calentar todo el chip de fotónica de silicio a esa temperatura podría dañar sus electrodos, cables y otros componentes. Kyocera y la Universidad de Tohoku han resuelto este problema dirigiendo el láser de infrarrojo cercano solo hacia la región de formación del aislador, con el láser enfocado en un área de aproximadamente 700 micrómetros x 700 micrómetros.
Este calentamiento localizado permite que el granate magneto-óptico cristalice sin someter a los circuitos de fotónica de silicio circundantes a la misma carga térmica.
Aplicaciones y desarrollos futuros
Este método facilita la integración de los aisladores ópticos con circuitos ópticos compactos y óptica co-empaquetada (Co-Packaged Optics, CPO). La CPO coloca componentes ópticos y electrónicos en el mismo paquete semiconductor, reduciendo así la longitud de la ruta de la señal y potencialmente disminuyendo la pérdida de señal y el consumo de energía. Para las conexiones ópticas, a medida que los sistemas se vuelven más miniaturizados y compactos, es cada vez más importante mantener la luz viajando en la dirección prevista. Por lo tanto, los aisladores fabricados directamente pueden eliminar una barrera importante de integración para los circuitos fotónicos compactos utilizados en futuras redes de alta velocidad.
Los investigadores fabricaron aisladores ópticos en guías de ondas de silicio y probaron su capacidad para distinguir entre la luz que avanza y la luz reflejada hacia atrás. El dispositivo logró una relación de aislamiento de 13.6 decibelios en el rango de longitud de onda de comunicación óptica, lo que, según los investigadores, corresponde a una reducción de aproximadamente un 95% en la luz reflejada. La inspección con microscopio electrónico mostró que el granate magneto-óptico procesado con láser cristalizó correctamente en la guía de ondas de silicio, apoyando los resultados operativos mostrados en el experimento. Este logro se basa en investigaciones anteriores de Kyocera y la Universidad de Tohoku, destinadas a desarrollar aisladores ópticos que puedan integrarse directamente en circuitos ópticos.
El objetivo actual de estas empresas es mejorar la tecnología mediante la reducción de las pérdidas ópticas, el aumento de la eficiencia y el ajuste del proceso para una producción a gran escala. Si se logran estas mejoras, los aisladores ópticos integrados directamente podrían desempeñar un papel en futuros sistemas ópticos de alta densidad, especialmente a medida que los centros de datos adoptan cada vez más la tecnología de fotónica de silicio y CPO para hacer frente a las crecientes cargas de trabajo relacionadas con la inteligencia artificial. La investigación relacionada ha sido publicada en la revista IEEE Access.
Importancia de la nueva tecnología para los centros de datos
Con la inteligencia artificial impulsando la demanda de transmisión de datos de alta velocidad en los centros de datos, la colaboración de Kyocera y la Universidad de Tohoku para desarrollar una nueva tecnología de chip óptico es particularmente importante. Al reducir la luz reflejada y mejorar la integración de los aisladores ópticos, esta tecnología no solo puede mejorar el rendimiento de los sistemas de comunicación óptica, sino también reducir eficazmente el consumo de energía, adaptándose a las necesidades de futuros sistemas ópticos de alta densidad. A medida que avanza la tecnología de fotónica de silicio, el éxito de esta tecnología tendrá un impacto profundo en la eficiencia operativa y la sostenibilidad de los centros de datos.