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Aplicaci�n de Estructuras de Acoplo Eficientes para Circuitos Integrados Fot�nicos en Redes de Acceso �pticas de Nueva Generaci�n

 

Application of Efficient Coupling Structures for Photonic Integrated Circuits in New Generation Optical Access Networks

 

Aplica��o de Estruturas de Acoplamento Eficientes para Circuitos Integrados Fot�nicos em Redes de Acesso �ptico de Nova Gera��o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: aibarra@uagraria.edu.ec

 

 

Ciencias T�cnica y Aplicadas ���

Art�culo de Investigaci�n

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* Recibido: 23 de marzo de 2023 *Aceptado: 12 de abril de 2023 * Publicado: �25 de mayo de 2023

 

1. Instituto Superior Tecnol�gico Carlos Cisneros, Ecuador.
2. Instituto Superior Tecnol�gico Carlos Cisneros, Ecuador.
3. Universidad Nacional de Chimborazo, Ecuador.
4. Universidad T�cnica Particular de Loja, Ecuador.
5. Universidad T�cnica Particular de Loja, Ecuador.

Resumen

El presente trabajo analiza el impacto del desarrollo de estructuras de acoplo y su aplicabilidad en el desarrollo de la fot�nica de silicio, como interfaz entre una red de comunicaciones en fibra, a nivel de capa f�sica y dispositivos encargados del procesamiento �ptico, compuestos por circuitos integrados fot�nicos, en redes todo �ptico.� Para su an�lisis se ha establecido una comparativa respecto a redes en las cuales la propagaci�n de la se�al se lo realiza en el r�gimen �ptico mientras que el procesamiento se lo realiza en el r�gimen el�ctrico, sistemas en los cuales el tipo de fotodetector juega un papel fundamental respecto al material y caracter�sticas intr�nsecas que determinan su capacidad y retardo para detectar luz y establecer una se�al el�ctrica en un ancho de banda determinado.� Como resultados se establece la capacidad de los acopladores �pticos eficientes corresponde a transmitir altos vol�menes de informaci�n sobre una peque�a �rea de un circuito integrado nanofot�nico con bajas p�rdidas, aplicados al dise�o de redes �pticas de nueva generaci�n.

Palabras Clave: Fot�nica de silicio; Acopladores de rejilla; Red de difracci�n; Redes �pticas; Fotodetectores.

 

Abstract

This paper analyzes the impact of the development of coupling structures and their applicability in the development of silicon photonics, as an interface between a fiber communications network, at the physical layer level, and devices in charge of optical processing, composed of integrated circuits. photonic, in all optical networks. For its analysis, a comparison has been established with respect to networks in which the propagation of the signal is carried out in the optical regime while the processing is carried out in the electrical regime, systems in which the type of photodetector plays a fundamental role. with respect to the material and intrinsic characteristics that determine its capacity and delay to detect light and establish an electrical signal in a determined bandwidth. As results, the capacity of efficient optical couplers corresponds to transmitting high volumes of information over a small area of a nanophotonic integrated circuit with low losses, applied to the design of new generation optical networks.

Keywords: silicon photonics; grid couplers; diffraction grating; optical networks; photodetectors.

 

Resumo

Este artigo analisa o impacto do desenvolvimento de estruturas de acoplamento e sua aplicabilidade no desenvolvimento da fot�nica de sil�cio, como interface entre uma rede de comunica��es de fibra, no n�vel da camada f�sica, e dispositivos respons�veis ​​pelo processamento �ptico, compostos por circuitos integrados. , em todas as redes �pticas. Para sua an�lise, foi estabelecida uma compara��o com rela��o a redes nas quais a propaga��o do sinal � realizada no regime �ptico enquanto o processamento � realizado no regime el�trico, sistemas nos quais o tipo de fotodetector desempenha um papel fundamental. no que diz respeito �s caracter�sticas materiais e intr�nsecas que determinam sua capacidade e atraso para detectar a luz e estabelecer um sinal el�trico em uma determinada largura de banda. Como resultados, a capacidade de acopladores �pticos eficientes corresponde � transmiss�o de grandes volumes de informa��o sobre uma pequena �rea de um circuito integrado nanofot�nico com baixas perdas, aplicado ao projeto de redes �pticas de nova gera��o.

Palavras-chave: fot�nica de sil�cio; acopladores de rede; grade de difra��o; redes �pticas; fotodetectores.

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Introducci�n

La creciente necesidad de un mayor ancho de banda en los sistemas de comunicaci�n en concordancia con el desarrollo de nuevas tecnolog�as de la informaci�n y comunicaci�n mediante la utilizaci�n de aplicaciones que provean de mayores prestaciones, y al masivo tr�fico sobre la red, implica mayores requerimientos en los sistemas de comunicaci�n, lo que resulta en el punto de partida para nuevas investigaciones que satisfagan dicha necesidad. Es as� como la tecnolog�a de comunicaciones �pticas se ha desarrollado y evolucionado, present�ndose como una tecnolog�a clave, debido a sus propiedades como inmunidad a las interferencias electromagn�ticas, bajas p�rdidas de propagaci�n y un elevado ancho de banda [1], ideal para el dise�o de redes de nueva generaci�n.

La utilizaci�n de la tecnolog�a �ptica en los sistemas de comunicaciones inicialmente consisti� en transmitir la se�al procedente del dominio el�ctrico y transformarla al dominio �ptico, haciendo uso de t�cnicas de multiplexaci�n como OTDM (Multiplexaci�n por divisi�n de tiempo �ptico) y WDM (Multiplexaci�n por divisi�n de longitud de onda), de manera que se aproveche todo el ancho de banda que el medio dispone, sirviendo como transporte de la se�al en enlaces punto a punto. Sin embargo, el procesamiento de la se�al y otras funciones relevantes a la transmisi�n se lo hace en puntos intermedios, en el dominio el�ctrico.

El cambio de r�gimen de la se�al de el�ctrico/�ptico y viceversa, en los puntos intermedios de los sistemas de comunicaci�n ocasiona retardos, debido a que la velocidad de transmisi�n es mayor que la de procesamiento, lo cual provoca cuellos de botella en dichos puntos. �Es as�, como se desarrolla la tecnolog�a nanofot�nica, dise�ada espec�ficamente para aumentar la capacidad de transmisi�n de informaci�n, reducir el consumo energ�tico y espacio de los equipos, en las redes de comunicaciones, con el objetivo de mejorar sus prestaciones mediante la sustituci�n de componentes electr�nicos por otros que trabajen en el dominio �ptico. De manera que, se evite la trasformaci�n de dominio en puntos intermedios. [2]

En la actualidad se comercializan, numerosos dispositivos �pticos (l�seres, moduladores, amplificadores, entre otros), con elevados costos de fabricaci�n y gran tama�o, debido a los materiales especiales que se utilizan (compuestos III y V). Por tal raz�n, es imprescindible la investigaci�n de nuevos materiales compatibles con la tecnolog�a de desarrollo de elementos electr�nicos CMOS (Semiconductor de �xido met�lico complementario) y la miniaturizaci�n de los elementos fot�nicos (nanofot�nica), que permita aprovechar la madurez de la tecnolog�a microelectr�nica y su proceso de fabricaci�n, de modo que se admita su integraci�n, se mejoren las prestaciones y su coste de fabricaci�n sea econ�mico.

La madurez de los procesos de fabricaci�n y t�cnicas de dise�o a escala nano-m�trica hoy en d�a, permiten la implementaci�n de nuevos sistemas compuestos de circuitos integrados fot�nicos, cada vez m�s complejos. Estos avances promueven nuevos desaf�os asociados al desarrollo de estructuras eficientes que permitan establecer una v�a de comunicaci�n o interfaz entre estructuras de dimensiones sumamente diferentes como es el caso entre una fibra �ptica y una gu�a de onda de un circuito integrado fot�nico (PIC).

En la d�cada pasada muchas investigaciones se han enfocado sobre circuitos integrados fot�nicos SOI (Silicio sobre aislante), debido a los reducidos tama�os que se puede alcanzar a nivel de estructuras, debido al alto contraste de �ndice de refracci�n disponible sobre este material. Sin embargo, las dimensiones de las secciones transversales de los dispositivos complican la interconexi�n con una fibra �ptica monomodo, para lo cual varios esquemas de acoplo se han propuesto en el plano (horizontal) y fuera del plano (vertical). [3]

Por un lado, el acoplamiento horizontal por medio de la utilizaci�n de convertidores de tama�o de modo (spot-size converters) proveen un gran ancho de banda y bajas p�rdidas de acoplamiento, a menudo requieren un procesamiento posterior y no pueden ser testeados a nivel de oblea. Por otro lado, el acoplamiento vertical utiliza una estructura de difracci�n o rejilla (gratings), que provee mayores p�rdidas de acoplo, pero que resulta como una adecuada soluci�n para ser testeados a nivel de oblea y sin requerir de un procesamiento posterior, ya que la luz se acopla fuera del plano. [4]

El desarrollo de estructuras de acoplo eficientes, sirven de interfaz para el paso de la se�al �ptica de un medio de transmisi�n guiado, fibra �ptica, cuyo di�metro del n�cleo es de alrededor de 10um (Fibra monomodo), y de una gu�a de onda de 500nm de ancho, procedente de un PIC, en el cual se llevar� acabo el procesamiento de la se�al en el dominio �ptico, sin la necesidad de cambio de r�gimen de la se�al el�ctrico. La diferencia de tama�o entre los elementos mencionados, hace necesaria una estructura intermedia, basando en el presente estudio a nivel de acoplamiento vertical mediante la utilizaci�n de una red de difracci�n, que permita difractar la luz incidente de la fibra �ptica a la gu�a de onda o viceversa. A mayor acoplamiento de potencia �ptica, menos p�rdidas se obtendr�n siendo m�s eficiente la estructura.

En la siguiente secci�n como parte del an�lisis del presente estudio se har� una breve explicaci�n de las redes �pticas pasivas y activas (PON y AON). Seguido, de una breve explicaci�n de conversores de dominio (foto-detectores). Posterior, se hace una explicaci�n sobre acopladores verticales y una muestra de resultados obtenidos en la investigaci�n. Con lo cual, se realizar� un an�lisis comparativo entre foto-detectores y estructuras de acoplo. Y finalmente, se presentar� las conclusiones en relaci�n al an�lisis realizado.

 

M�todos o metodolog�a

An�lisis de cada uno de los elementos que intervienen en el estudio:

Redes de comunicacioes �pticas

o   Redes �pticas Activas (PON)

Una red �ptica pasiva, constituye una red de banda ancha basada en fibra a nivel de capa de acceso, es decir una red punto multipunto, donde el ancho de banda disponible no es dedicado para cada usuario sino multiplexado en una misma fibra. Esta arquitectura de red al ser pasiva no requiere de nodos intermedios para el procesamiento de la se�al, desde el proveedor de servicios hacia el usuario, lo que permite reducir costos en su implementaci�n, sin embargo, la distancia m�xima de despliegue que puede alcanzar esta tecnolog�a es de aproximadamente 20Km. [5]

o   Redes �pticas Activas (AON)

Una red �ptica activa, utiliza dispositivos activos para el procesamiento o amplificaci�n de la se�al, los cuales consumen energ�a para su funcionamiento, y se encuentran en nodos intermedios entre el proveedor de servicios y el usuario. Provee un ancho de banda dedicado para cada usuario, ya que se utilizan dos longitudes de onda diferentes y multiplexadas sobre cada fibra, de modo que la una sirve para comunicaci�n de descarga (downstream) y la otra para carga (upstream), obteni�ndose una comunicaci�n full-d�plex con una velocidad de transmisi�n sim�trica por puerto (fibra) de 1Gbps. El despliegue de esta tecnolog�a puede superar los 80 Km. [6]

La multiplexaci�n que se utiliza en este tipo de redes es CWDM (Multiplexaci�n por longitudes de onda gruesa) o DWDM (Multiplexaci�n por longitudes de onda densa), con longitudes de onda de tercera ventana, en el rango de los 1550nm. Su funcionamiento es similar a la multiplexaci�n por divisi�n de frecuencia (FDM) utilizado en las comunicaciones del espectro radioel�ctrico, se transmiten varias portadoras �pticas con una longitud de onda diferente generadas por diferentes l�seres en una misma fibra, de modo que cada portadora �ptica puede ser tratada como un canal de comunicaciones independiente del resto, multiplic�ndose el ancho de banda efectivo de la fibra y permitiendo una comunicaci�n bidireccional.

Sin embargo, esta arquitectura de red constituye una red de acceso de conmutaci�n de circuitos ya que se preestablece la ruta y longitud de onda a utilizar (canal dedicado) para establecer la comunicaci�n con el usuario.

En redes troncales, de conmutaci�n de paquetes, se mantiene el proceso de la se�al del sistema de comunicaci�n en el dominio el�ctrico. Estas redes se interconectan por fibra �ptica teniendo que realizarse una conversi�n de dominio del r�gimen �ptico a el�ctrico y viceversa, el cambio de r�gimen de la se�al implica un retardo en la comunicaci�n, as� como tambi�n un elevado consumo de energ�a debido al masivo intercambio de informaci�n.

Debido a las mejoras a la capacidad del canal respecto a velocidades de transmisi�n en fibra y al incremento del volumen de informaci�n que se propaga sobre la red, los requerimientos de procesamiento electr�nico son cada vez mayores lo que hace que estos nodos sean cada vez m�s vulnerables a cuellos de botella. Esta vulnerabilidad, hace pensar en una soluci�n de red toda �ptica, a nivel de redes troncales, por lo que hoy en d�a existen muchas investigaciones en fot�nica para reemplazar componentes electr�nicos con componentes nanofot�nicos, que permitan mejorar sus prestaciones a un bajo coste y con un consumo energ�tico mucho menor.

foto-detectores

Los receptores �pticos son un elemento fundamental en los sistemas de comunicaciones �pticos, se encarga de convertir la se�al �ptica proveniente de la fibra en se�al el�ctrica, a este elemento se le denomina foto-detector y basa su funcionamiento en el efecto opto-el�ctrico.

Los foto-detectores deben tener una alta sensibilidad, adem�s de una respuesta r�pida y bajos niveles de ruido, de modo que sean bastante confiables.

El proceso fundamental de la foto-detecci�n es la absorci�n �ptica, para lo cual su funcionamiento se basa en tres conceptos b�sicos: responsividad, eficiencia cu�ntica y ancho de banda. Considerando un foto-detector como una estructura de un material semiconductor, y si la energ�a de los fotones incidente supera la banda de energ�a de la zona prohibida del material, se genera un par electr�n � hueco cada vez que un fot�n sea absorbido por el semiconductor, el cual bajo la influencia de un campo el�ctrico debido a una diferencia de potencial establecida en �l, los electrones y huecos pueden ser barridos por el semiconductor, generando una corriente el�ctrica denominada fotocorriente, la cual es directamente proporcional a la potencia �ptica incidente. ��[7]

La responsividad es la constante de proporcionalidad entre la fotocorriente y la potencia �ptica incidente.

La eficiencia cu�ntica se define como el cociente de la tasa de generaci�n de electrones y la tasa de incidencia de fotones.

El ancho de banda, corresponde a la velocidad con la que el foto-detector responde a las variaciones de potencia �ptica incidente.

Los foto-detectores utilizados para comunicaciones �pticas son el fotodiodo PIN que se caracteriza por su alta fiabilidad, bajo ruido, compatibilidad con los amplificadores de bajo voltaje y f�cil fabricaci�n, y el fotodiodo APD, con una menor sensibilidad y altos voltajes de alimentaci�n para su funcionamiento.

Los materiales empleados para su fabricaci�n de los foto-detectores dependen de la longitud de onda de operaci�n, es as� como se utiliza Silicio para detecci�n de longitudes de onda de alrededor de los 800nm, Germanio para longitudes de onda de 1300nm, e InGaAsP para longitudes de onda de 1500nm. [8]

En la tabla 1, se muestran los par�metros de funcionamiento de fotodiodos PIN, con los diferentes materiales para su fabricaci�n.

 

Tabla 1.- Parametros fotodiodo pin

En la tabla 2, se muestran los par�metros de funcionamiento de fotodiodos APD, con los diferentes materiales para su fabricaci�n.

 

Tabla 2.- Parametros fotodiodo APD

acopladores verticales

El acoplamiento de circuitos nanofot�nicos a una fibra monomodo resulta en un ejercicio complejo debido a la gran diferencia de tama�o de estos dos componentes, lo que resulta en p�rdidas. Por esta raz�n, es necesaria una estructura que permita generar un acoplamiento, para reducir las p�rdidas y permitir el paso de la luz de una estructura a la otra.���

Los acopladores verticales o redes de difracci�n, son estructuras de reducido tama�o a nivel de dimensiones totales de la estructura con las cuales se logra un acopamiento. Sin embargo, las p�rdidas de acoplo dependen de la geometr�a de la estructura, de las propiedades �pticas del material con el cual fue construida y de un ajuste o calibraci�n respecto a la posici�n de la fibra respecto a la normal a la superficie de la estructura de difracci�n (distancia, altura y �ngulo de acoplamiento de incidencia), par�metros con los cuales se dise�a la estructura para garantizar una mayor eficiencia de acoplamiento.

Para el dise�o de la red de difracci�n se utiliza el principio de difracci�n, utilizando la ecuaci�n de Bragg, que establece que un rayo de luz incidente a una superficie de una estructura peri�dica ser� difractado, obteni�ndose una relaci�n entre el vector de onda incidente y el vector de onda difractado. [9]

El estudio se basa en el dise�o de estructuras de acoplo eficientes sobre una gu�a de onda SOI, fabricada sobre una oblea silicio y cubierta con una capa de �xido de silicio, para generar una gu�a enterrada de n�cleo de silicio, cuyo �ndice de refracci�n es mayor que el de las capas inferior y superior, lo cual asegura una propagaci�n por reflexi�n interna total (TIR) en la gu�a de onda. Sobre la gu�a se dise�a una estructura peri�dica o red de difracci�n que establece una variaci�n en el �ndice de refracci�n en cada periodo de la red. Un gu�a de onda mantiene la polarizaci�n de la onda que incide por la red peri�dica y se acopla a la gu�a, pudiendo ser un acoplamiento con polarizaci�n el�ctrica (TE) o polarizaci�n magn�tica (TM), siendo un dise�o diferente de la estructura de acoplo para cada tipo. [10]

La eficiencia de acoplamiento est� directamente ligada a par�metros de la estructura de acoplamiento y par�metros de alineamiento con respecto a la fibra monomodo. Dentro de los par�metros de la estructura podemos nombrar: las propiedades �pticas del material, con el cual se fabrica la gu�a de onda (�ndices de refracci�n), longitud de onda de operaci�n, periodo de la red de difracci�n, factor porcentual de atacado, n�mero de periodos, profundidad o altura correspondiente a la parte atacada de la red, y par�metros referentes al alineamiento de la fibra y la red como: �ngulo del eje del n�cleo de la fibra respecto al eje normal� a la estructura, longitud de acoplo correspondiente a la distancia �ptima de la fibra en relaci�n al inicio de la red y la altura entre la superficie de la red y la fibra. En la figura 1 se muestra la estructura de una red de difracci�n en una gu�a de onda silicio (Si) recubierta por �xido de silicio (SiO₂), en la cual nSi, , nbox y nc corresponden a �ndices de refracci�n de los materiales de la gu�a para una longitud de onda de operaci�n λ; Lbox, LSi y Lcover corresponden a la altura de cada una de las capas de la gu�a; P es el periodo de la red; Lg es la longitud de la estructura correspondiente a multiplicar el n�mero de periodos por el periodo de la red; du y de corresponden� a la parte no atacada y atacada de la gu�a de onda en funci�n del factor de atacado, H corresponde a la altura de la parte atacada; Lc corresponde a la longitud de acoplamiento; S corresponde a la altura entre la fibra y la estructura; y Wg corresponde al ancho de la gu�a de la red de difracci�n de 12um, en funci�n del di�metro de la fibra 10um.

Figura 1.- Red de difracci�n en gu�a de onda SOI

 

La red de difracci�n es una estructura tridimensional, pero puede ser aproximada a una estructura bidimensional, ya que el ancho de la gu�a es mucho m�s grande que la longitud de onda y la altura de las capas de la gu�a de onda. Por tal raz�n la estructura puede ser dise�ada en el plano XZ, considerando una gu�a infinita a lo largo del eje Y, tal como se muestra en la figura 2.

Figura 2.- Red de difracci�n en el plano bidimensional XZ

Para el estudio y dise�o de la estructura se realiz� la simulaci�n de la red de difracci�n, para una polarizaci�n en TE, con un acoplamiento de la gu�a a la fibra, por reciprocidad los resultados obtenidos en este acoplamiento ser�n los mismos para el acoplo de luz de la fibra a la gu�a. [9]

El uso de redes de difracci�n lineales, utiliza estructuras tapers, para acoplar el ancho de la estructura de la red de difracci�n con el ancho de la gu�a de onda del PIC, dichas estructuras est�n ampliamente estudiadas cuyas p�rdidas son casi nulas, dependiendo de la longitud del taper.

En la figura 3, se observa los resultados de simulaci�n obtenidos, luego de fijar los par�metros de dise�o de la estructura en valores �ptimos (Tabla 3). En relaci�n a la eficiencia de acoplo de la red de difracci�n para un rango de longitudes de onda que van desde los 1500nm � 1600nm, se obtiene una potencia de la se�al -4.82dBm para una longitud de onda de 1550nm y un ancho de banda de 82nm a 3dB.

 

Figura 3.- Espectro de funcionamiento de la estructura de acoplo simulada con los par�metros �ptimos.

 

 

Tabla 3.- Par�metros �ptimos de dise�o red de difracci�n

 

Otros estudios han demostrado de manera pr�ctica una interfaz escalable con 61 acopladores verticales colocados de manera exagonal sobre un arreglo de fibras, obteni�ndose resultados experimentales sobre el dise�o del grating de p�rdidas por inserci�n de 4.5dB y un ancho de banda 50nm 3dB, con el cual ha probado altas velocidades de transmisi�n con un ancho de banda alcanzado de 27Tb/s/mm² sobre un �rea impresa de 0.096mm² , demostrando el potencial de la tecnolog�a fot�nica sobre silicio para interconexiones �pticas de banda ancha. [11]

 

Resultados y discusi�n

An�lisis comparativo

Los foto-detectores son elementos activos, indispensables en un sistema de comunicaciones, sin embargo, son estructuras que han evolucionado en un menor grado. La mayor�a de los procesos en las redes de comunicaciones a nivel de se�al transmitida se lo realiza en el r�gimen el�ctrico, se�al�ndose las siguientes limitaciones de las estructuras:

a. A nivel de fabricaci�n, se requiere de diferentes materiales para la detecci�n de distintas longitudes de onda, adem�s est� determina el ancho de banda o velocidad con la cual el foto-detector puede detectar un cambio a nivel de potencia �ptica, lo que limita la velocidad de transferencia de informaci�n del medio �ptico al el�ctrico, al ancho de banda del foto-detector, convirti�ndose en la principal limitante para el uso del total ancho de banda efectivo disponible en la fibra �ptica.

b. Se requiere de la aplicaci�n de una diferencia de potencial, o alimentaci�n el�ctrica para su funcionamiento, dependiendo de la longitud de onda a detectar la diferencian de potencial puede ser mayor o menor, lo que lo hace energ�ticamente ineficiente.

c. Es necesario una elevada sensibilidad por parte del foto-detector para aportar una mayor fiabilidad en el receptor, es decir mientras mayor sea la responsividad se obtendr� una mayor sensibilidad.

d. Es necesario que el umbral de la fotocorriente generada por el efecto �ptico-el�ctrico sea mayor al de la corriente de oscuridad generada por el efecto t�rmico, de modo que el sistema sea fiable.

Las estructuras de acoplamiento vertical son elementos pasivos, donde su funci�n radica en pasar una se�al �ptica entre dos estructuras, medios de propagaci�n, cuya escala es 20 veces menor, en relaci�n una con otra, de modo que la se�al �ptica se difracte y se acople fuera del plano. La eficiencia de este proceso depende de las propiedades �pticas del material, as� como tambi�n de la geometr�a de dise�o de la red de difracci�n y par�metros de alineamiento con la fibra, sin embargo, su utilidad como elemento integrador para el paso de la se�al �ptica provista por una fibra monomodo a un PIC, se puede definir:

a. Todo el proceso se realiza en el r�gimen �ptico, la velocidad de acoplo no se encuentra limitada, el ancho de banda disponible para un acoplamiento eficiente es mucho mayor y depende del dise�o de la red, permitiendo una mayor utilizaci�n del ancho de banda efectivo de la fibra �ptica.

b. Las p�rdidas por inserci�n no son muy elevadas, dependen del dise�o de la estructura de acoplo, lo que permite el uso de una ventana de longitudes de onda con un acoplo eficiente y bajas p�rdidas.

c. Al ser un elemento pasivo, no hay un consumo de energ�a, permitiendo la transmisi�n de grandes vol�menes de informaci�n en un �rea de reducido de tama�o (mm²), lo que lo hace energ�ticamente muy eficiente.

d. El acoplamiento en diferentes longitudes de onda, depende en mayor medida de la geometr�a de la estructura m�s que del material de fabricaci�n, lo que lo hace que se puedan realizar estudios sobre materiales que puedan ser f�cilmente integrables, como lo es la tecnolog�a sobre silicio (SOI).

Conclusi�n

El impacto de los acopladores verticales, en redes de comunicaciones de nueva generaci�n es relevante, ya que marca un punto de partida para el desarrollo de interconexiones �pticas entre fibras �pticas y PICs donde se procese la se�al, siendo este proceso energ�ticamente eficiente.

La utilidad de una red de difracci�n y un foto-detector, es indispensable para los sistemas en los cuales estos dispositivos operan, a nivel de procesamiento de se�al, sin embargo, se ha tratado de dar un enfoque sobre redes donde el procesamiento de la se�al se lo haga completamente en el r�gimen �ptico sin necesidad de una conversi�n de r�gimen de la se�al, e identificar los beneficios con respecto de ciertas limitantes que supone la conversi�n de se�al opto-el�ctrica.

Para trabajos futuros se pretende fabricar la red de difracci�n dise�ada y medir su eficiencia de modo que se pueda comprobar los par�metros de operaci�n alcanzados en simulaci�n.

 

 

 

 

Referencias

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� 2023 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).