Metaconvertidores escalables de múltiples órdenes de modo habilitados por metastructuras: diseño conceptual y...

Área de la Ciencia:

• Fotónica
• Nanotecnología
• Comunicaciones Ópticas

Sus antecedentes:

• Los avances en tecnologías fotónicas multimodo requieren convertidores de múltiples órdenes de modo (MMOC) en chip.
• Los MMOC existentes sufren de capacidad de tráfico limitada, dependencia de la polarización y problemas de escalabilidad.

Objetivo del estudio:

• Proponer un marco de diseño MMOC novedoso y altamente escalable.
• Permitir la manipulación eficiente de modos de orden superior para aplicaciones ópticas avanzadas.

Principales métodos:

• Integración de metastructuras de rejilla sublongitudinal (SWG) en guías de onda multimodo adaptadas por cono.
• Uso sinérgico de dispersión coherente y modelado de haz para la excitación de modo y el control de fase.
• Optimización de metastructuras para requisitos específicos de manipulación de modo.

Principales resultados:

• Se lograron bajas pérdidas de inserción (< 1,85 dB) y diafonía (< -12,5 dB) en anchos de banda significativos (22 o 50 nm).
• Se demostró operación de cuadrimodo independiente de la polarización.
• Se introdujo el intercambio simultáneo de pares de modos duales (TE0↔TE2 y TE1↔TE3), duplicando la eficiencia.
• Se integró en un sistema de adición/eliminación de modo de acceso directo (DAMAD) para operaciones de modo dual TE0/TE1 con IL < 4,5 dB y CT < -15,5 dB.
• Se confirmó la capacidad de alta velocidad con diagramas de ojo claros a 32/64 Gbps.

Conclusiones:

• El marco de diseño MMOC propuesto basado en SWG ofrece una solución escalable y eficiente para la manipulación de modos en chip.
• Esta tecnología tiene un potencial transformador para las comunicaciones ópticas basadas en modos de orden superior y los circuitos fotónicos integrados.