SPLASH: Slow Photon Light Activated Switch

Sommario

Il progetto SPLASH riguarda le problematiche attinenti lo switching ottico, le line di ritardo accordabili e il buffering ottico, che risultano essenziali per un’elaborazione tutto-ottica dei segnali. Il consorzio CORECOM si propone di realizzare queste funzioni mediante l’utilizzo di strutture ottiche a luce lenta (“slow light”) basate su anelli risonanti accoppiati e guide d’onda a cristalli fotonici.
I principali obiettivi sono:

1. "Slow light" a larga banda. Guide d’onda a cristalli fotonici che combinino considerevoli fattori di rallentamento (10-20) con una larga banda (500 GHz) e un efficiente (>90%) accoppiamento ottico.
2. Accoppiatori accordabili. Sfruttando i fenomeni di “slow light” nei cristalli fotonici, si realizzerà un accoppiatore molto compatto (decine di µm), che richieda tuttavia solo una variazione di indice di rifrazione dell’ordine di 10-3 per uno switching completo. L’accordabilità sarà realizzata con tecniche termo-ottiche, elettro-ottiche e tutto-ottiche.
3. Linee di ritardo accordabili. Anelli risonanti accordabili saranno utilizzati per un controllo continuo delle proprietà di ritardo di un sistema di risonatori accoppiati.
4. Memorie ottiche commutabili. L’informazione ottica sarà memorizzata accordando e disaccordando gli elementi di una linea di ritardo a risonatori accoppiati.

Le strutture saranno realizzate in tecnologia SOI (Silicon On Insulator), per garantire la massima compattezza e il massimo numero di bit memorizzati per unità di area. Il programma proposto è estremamente attuale, poichè è necessario studiare ora le potenzialità delle “slow light” perché siano pronte per l’impiego fra 10-anni, quando le funzionalità tutto-ottiche cominceranno ad essere implementate in sistemi e reti. Il progetto è iniziato a Gennaio 2007. A Giugno 2007, a conclusione dei primi sei mesi di attività, tre punti fondamentali del progetto sono stati completati:

• Selezione di un metodo teorico/numerico per l’analisi 2D e 3D dell’impatto degli errori di fabbricazione sulle perdite a basse velocità di gruppo e selezione di una guida di tipo W1 per valutare l’impatto di errori geometrici di fabbricazione intenzionali.
• Scelta del processo tecnologico (PMMA, ZEP520, HSQ) e della geometria ottima di guida per garantire basse perdite con moderati raggi di curvatura.
• Accoppiatori direzionali: il regime di “slow light” passivo migliora gli accoppiatori direzionali con piccola lunghezza di accoppiamento (< 100μm).

Risultati del progetto ed eventuali pubblicazioni scientifiche/brevetti

Diversi rilevanti articoli sono stati recentemente pubblicati o sottoposti a riviste per essere pubblicati:

• J.P. Hugonin, P. Lalanne, T.P. White and T.F. Krauss, “Coupling into slow-mode photonic crystal waveguides”, sottoposto per la pubblicazione.
• D.M. Beggs, T.P. White, L. O’Faolain and T.F. Krauss, “Ultracompact and low power optical switch based on silicon photonic crystals”, sottoposto per la pubblicazione.
• A. Melloni, F. Morichetti, C. Canavesi, A. Breda, C. Ferrari, R. Costa and M. Martinelli, “2 bit continuously tunable slow wave delay line at 2.5 Gbit/s”, Postdeadline paper, ECIO 2007.
• R.J.P. Engelen, Y. Sugimoto, H. Gersen, N. Ikeda, K. Asakawa and L. Kuipers, “Ultrafast evolution of photonic eigenstates in k-space”, Nature Physics, 3, 401-404 (2007).
• L. O’Faolain, T. P. White, D. O’Brien, X. Yuan, M.D. Settle and T.F. Krauss, “Dependence of extrinsic loss on group velocity in photonic crystal waveguides”, sottoposto per la pubblicazione.
• Melloni and F. Morichetti, “Direct Observation of Subluminal and Superluminal Velocity Swinging in Coupled Mode Optical Propagation”, Phys. Rev. Lett. 98, 173902 (2007).
• M. Gnan, D.S. Macintyre, M. Sorel, R. M. De La Rue and S. Thoms, “Enhanced stitching for the fabrication of photonic structures by electron beam lithography”, sottoposto per la pubblicazione.