Circuitos de fibra óptica con interruptores de burbujas microscópicas

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La simulación por ordenador desempeñó un papel fundamental en la comprensión y solución de un problema con burbujas microscópicas en un interruptor revolucionario utilizado para cambiar señales ópticas en circuitos de fibra óptica.

La plataforma de conmutación fotónica Agilent funciona haciendo soplar burbujas en los puntos correctos en un pequeño corte de zanja en un circuito planar de onda de luz. Las burbujas redirigen los haces de luz hacia diferentes caminos para reconfigurar las redes de fibra óptica. Los primeros prototipos mostraron problemas de rendimiento que indicaban que algo era inestable con el reflejo de la burbuja. Pero el tamaño pequeño de las burbujas hizo imposible realizar las medidas físicas integrales que se necesitarían para diagnosticar y resolver el problema.

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El científico de Agilent, John Uebbing, utilizó el software de dinámica de fluidos computacional (CFD) para simular la burbuja. La burbuja se sustenta por la evaporación inducida de los calentadores eléctricos ubicados en el sustrato de silicio. El equipo de Agilent descubrió que la condensación correspondiente en las paredes de la zanja causaba una acumulación de fluido. Es esta acumulación lo que determina gran parte del comportamiento del interruptor.

Otras simulaciones ayudaron a los investigadores a validar dos métodos diferentes de alterar el dispositivo para proporcionar señales estables. “Al principio, algunos miembros de nuestro equipo se negaron a creer en estos resultados, pero la continuación de las pruebas físicas demostró que eran ciertos”, dijo Uebbing. “Sin CFD, nunca hubiéramos llegado al fondo de este problema”.

Desarrollando una nueva tecnología

El cable de fibra óptica ha proporcionado incrementos dramáticos en el rendimiento de las comunicaciones de datos, y ha habido un gran deseo de poder cambiar grandes volúmenes de datos de fibra óptica sin convertir las señales ópticas en señales eléctricas para conmutar y luego volver a señales ópticas.

A mediados de la década de 1990, un equipo de ingenieros y científicos se formó dentro de lo que ahora es el Laboratorio de Investigación de Óptica y Comunicaciones (CORL) de Agilent Labs para desarrollar esta tela de interruptor única, que es compacta, escalable y tiene un impacto mínimo en la señal óptica. El equipo aprovechó dos tecnologías muy establecidas: las impresoras de inyección de tinta y los circuitos planos de onda luminosa para construir un interruptor que enruta un haz óptico de una ruta a otra sin tener que convertir la señal de conmutación de óptica a electrónica y viceversa.