Оптический передатчик без изолятора может упростить высокоскоростное соединение между центрами обработки данных

Растущий спрос на более быстрый обмен данными между центрами обработки данных требует создания компактных высокоскоростных оптических передатчиков. Исследователи из Японии разработали встроенный оптический передатчик, который уменьшает дестабилизирующее воздействие нежелательной оптической обратной связи, обеспечивая стабильную работу лазера без оптического изолятора.

Устройство работает в диапазоне длин волн около 67 нм и демонстрирует передачу данных со скоростью 180 Гбит/с, предлагая перспективный подход к созданию компактных оптических систем связи с высокой пропускной способностью.

Растущее использование генеративного искусственного интеллекта (ИИ) и облачных сервисов расширяет обмен данными между центрами обработки данных, создавая потребность в более быстрых, энергоэффективных и компактных оптических передатчиках. Одним из многообещающих подходов является интеграция перестраиваемых лазеров на основе кремниевой фотоники, которые генерируют свет с различными длинами волн, с тонкопленочными модуляторами на основе ниобата лития (TFLN), которые преобразуют данные в свет с высокой скоростью.

Однако интеграция лазеров и модуляторов, построенных на разных платформах, может привести к нежелательным оптическим отражениям от модулятора обратно в лазер. Эти отражения могут дестабилизировать лазер и нарушить передачу данных.

Обычные системы используют оптические изоляторы для блокирования обратного распространения света и защиты лазера от нежелательных отражений. Исследователи под руководством профессора Томохиро Кита (Tomohiro Kita) с факультета прикладной физики Университета Васэда в Японии разработали интегрированный передатчик, который управляет оптической обратной связью, зависящей от длины волны, благодаря кроссплатформенному спектральному взаимодействию, что позволяет лазеру стабильно работать без оптического изолятора.

Исследование было опубликовано в журнале Lightwave Technology 7 октября 2026 года. В исследовательскую группу также входили Шотаро Хирата, Синго Такано, Ю Катаока и Ре Симидзу, исследователи из Sumitomo Osaka Cement Co. Ltd., Япония, и доктор Юя Ямагучи из Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT), Япония.

"Эта архитектура открывает многообещающий путь к созданию компактных оптических передатчиков без изоляторов для фотонных интегральных схем нового поколения и высокоскоростных оптических систем связи", - говорит Кита.

The transmitter combines an external-cavity wavelength-tunable laser, formed by a semiconductor gain chip and a silicon photonics circuit containing two silicon nitride ring resonators, with a TFLN modulator incorporating an asymmetric Mach–Zehnder interferometer (AMZI). The two ring resonators form a Vernier filter that selects the lasing wavelength, while the TFLN modulator encodes high-speed data onto the optical signal.

The AMZI has a wavelength-dependent transmission response. By co-designing this response with that of the SiN Vernier filter, the researchers shape the wavelength-dependent optical feedback returning toward the laser and mitigate its destabilizing effects. This cross-platform spectral co-design enables stable single-mode laser operation without an optical isolator.

The transmitter can operate across a broad range of wavelengths, approximately 67 nm, while maintaining a stable laser output even without active temperature control. The researchers also demonstrated data transmission at 180 Gbit/s, the highest data rate investigated in the present experiment, with test results showing that the optical signals remained distinguishable at these high speeds.

By eliminating the need for an optical isolator, the design could simplify the optical transmitter and potentially reduce its footprint, making it easier to integrate different photonic technologies into compact devices. Such a design could be particularly useful for high-capacity optical connections between data centers, including AI data centers, which need to transfer large amounts of data quickly.

"The technology is particularly relevant to high-capacity optical interconnects between data centers, including AI data centers. Its broad wavelength tunability makes it suitable for wavelength-division multiplexing, in which multiple data channels at different wavelengths are transmitted through a single optical fiber," says Kita.