Учёные разработали высокоскоростной электрооптический переключатель с низким энергопотреблением, минимальными перекрёстными помехами и широкой полосой пропускания. Устройство, созданное с использованием масштабируемой технологии, совместимой с микрочипами, способно увеличить пропускную способность оптических сетей и дата-центров за счёт улучшения маршрутизации сигналов.

Результаты работы будут представлены на конференции Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC), которая пройдёт с 30 марта по 3 апреля 2025 года в Сан-Франциско.

Рост искусственного интеллекта и облачных вычислений требует новых решений для передачи больших объёмов данных. Оптическая коммутация, обладающая широкой полосой пропускания и низкой задержкой, рассматривается как ключевая технология для этой задачи. Чтобы достичь наносекундного переключения, учёные создали каскадный 2×2 электрооптический переключатель, интегрировав тонкоплёночный ниобат лития (TFLN) в структуру из нитрида кремния методом микротрансферной печати.

Конструкция переключателя включает четыре интерферометра Маха-Цендера 1×2, сформированные волноводами из нитрида кремния. На плечи интерферометров методом микротрансферной печати нанесены элементы TFLN, создающие гибридные фазовращатели. Такая архитектура объединяет высокую эффективность модуляции ниобата лития с превосходными пассивными свойствами нитрида кремния, обеспечивая оптимальную производительность.

Испытания показали, что устройство обладает полосой пропускания свыше 100 нм (на уровне -3 дБ), вносимыми потерями около 1,3 дБ на длине волны 1550 нм и перекрёстными помехами ниже -45 дБ. Благодаря TFLN переключатель демонстрирует время отклика менее 3 нс при минимальном энергопотреблении.

Следующим шагом станет снижение потерь за счёт оптимизации архитектуры соединителей и обеспечение совместимости с коммерческими платформами на основе нитрида кремния с ультранизкими потерями. Кроме того, учёные планируют разработать массовую микротрансферную печать для интеграции множества элементов за один цикл. Это позволит масштабировать технологию для применения в оптических системах следующего поколения.

Разработка китайских учёных открывает перспективы для создания более ёмких и энергоэффективных сетей, важных для поддержки растущих требований к передаче данных в эпоху ИИ и облачных сервисов.