Un modulador fotónico de silicio compatible con el estándar 800G para transmisión de datos de alta velocidad

En comunicación inalámbrica, G significa «generación» como en 4G, 5G, 6G. Sin embargo, cuando se trata de velocidad de datos en comunicaciones ópticas, «G» significa gigabits por segundo (Gbps), y la progresión se duplica, como en 100G, 200G, 400G y 800G.

La comunicación óptica viaja a la velocidad de la luz, pero el paso limitante de la velocidad suele ser la codificación de la información en un canal de comunicación, lo que se conoce como velocidad en baudios. Las interfaces coherentes de tipo 400G actuales se basan en protocolos de 60 gigabaudios (Gbaudios) que, en teoría, tendrían que duplicarse a 120 Gbaudios para admitir la nuevo estándar 800G. Sin embargo, a los componentes electro-ópticos les resulta muy difícil operar a 120 Gbaudios. Inserte investigación aquí para encontrar una solución.

En su artículo «Silicon Photonic Single-Segment IQ Modulator for Net 1 Tbps/λ Transmission Using All-Electronic Equalization», un equipo de investigadores de la Universidad McGill y Ericsson Canada, fabricantes de equipos de telecomunicaciones, demostraron la comunicación a 105 Gbaud con net 1 Transmisión óptica de Tbps utilizando tecnología de chip estándar y algoritmos de codificación de datos.

Retrocediendo un poco, el documento anuncia una velocidad de datos récord de 1 Terabits por segundo (Tbps) cuando el estándar será de 800 Gbps. Ejecutando un cálculo básico e ignorando las vagancias de las matemáticas binarias, si 1000 Gbps = 1 Tbps, entonces somos un 20 % más rápidos de lo necesario, ¿no?

El punto es que el equipo logró un hito (1 Tbps) para una tecnología de tema candente que demuestra que hay espacio para perfeccionar y comercializar este modulador para sistemas de telecomunicaciones creados para ejecutarse en el estándar 800G. Luego, los nuevos sistemas se extenderán por el fondo del océano para reemplazar la antigua fibra de Internet.

Para respaldar la comercialización, el equipo tomó varias decisiones prácticas y optó por diseñar teniendo en cuenta las dificultades técnicas. El equipo ha elegido una plataforma de fotónica totalmente de silicio (SiP) fabricada con tecnología CMOS (pronunciado «musgo de mar»). Los dispositivos CMOS tienen una alta inmunidad al ruido y un bajo consumo de energía. Dada la cantidad de infraestructura de fabricación existente, su producción es relativamente económica. Otra variable fija es que el equipo esté operando en banda C clásica, con longitudes de onda (λ) entre 1530 y 1565 nm.

El equipo se centra en los factores de diseño y analiza las ventajas y desventajas. El equipo fabricó moduladores en cuadratura en fase (IQM) con dos longitudes de cambio de fase diferentes y utilizó un formato de modulación avanzado para probar la velocidad y la calidad en la comunicación de datos. El equipo utilizó un algoritmo de modulación de amplitud en cuadratura (QAM) sofisticado, pero estandarizado, para codificar múltiples bits de datos en un solo pulso de luz. Esto vuelve a la velocidad en baudios que se puede soportar.

Los IQM modulan tanto la amplitud como la fase de la luz y admiten la multiplexación de polarización. El documento documenta el rendimiento de los resultados de transmisión de polarización simple y polarización dual junto con el rendimiento de la relación señal-ruido óptica. Tenga en cuenta que actualmente, la codificación de la información utiliza un formato de 16 QAM de polarización dual (DP).

Aquí están los resultados del equipo usando toda la ecualización electrónica:

• Utilizando polarización simple, el equipo transmitió 413 Gbps netos (95 Gbaudios 32QAM) a través de 80 km de fibra monomodo estándar por debajo del umbral de tasa de error de bit de corrección de errores de reenvío concatenado (C-FEC) del 14,8 % de sobrecarga de 1,25 × 10−2 .
• Utilizando la emulación de polarización dual y la predistorsión no lineal basada en tablas de búsqueda, el equipo demostró una transmisión de 95 Gbaud DP-32QAM y 115 Gbaud DP-16QAM en 80 km de fibra por debajo del umbral de tasa de error de bit C-FEC, correspondiente a tasas netas de 827 Gbps y 800 Gbps, respectivamente.
• El equipo transmitió 105 Gbaudios DP-64QAM a lo largo de 80 km por debajo del umbral de tasa de error de bit FEC de decisión blanda del 25 % de sobrecarga de 5 × 10−2, con una transmisión neta de 1 Tbps.

Todo antes de que cayera la bandera a cuadros en blanco y negro.

Proporcionado por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos