La branche Laboratories de Fujitsu et l'institut allemand Heinrich Hertz ont mis au point le premier commutateur optique (optical switch) ultra-rapide muni d'un système d'amplification de signal pour la prochaine génération de communications optiques à grande vitesse où les débits dépasseront les 100 Gigabits par seconde (Gbps). Lors de tests, des ondes ultra-rapides à des vitesses allant jusqu'à 640Gbps, ont pu être observées grâce à une résolution temporelle ultra-élevée. De plus, ils ont réussi à recevoir en 64 canaux de 10 Gbps, des signaux ultra-rapides à des vitesses de 640Gbps. Ils ont pu également vérifier expérimentalement que leur commutateur sortait des signaux 6 fois plus élevés (7,6 décibels) que la totalité du signal d'entrée dont la bande était située entre 1530 nanomètres et 1565 manomètres (la Bande C qui est la plus utilisée dans les dorsales optiques de réseaux de communication). Enfin, ils ont montré, en commutant des signaux modulés en phase, que la commutation établie par leur dispositif ne dépendait pas du format de modulation de l'onde.
Actuellement, les lignes reliant les grandes villes (les dorsales de communications) ont des débits de 10 Gbps. En communication optique, la puissance du signal est divisée par plus de 100 lorsqu'il voyage sur des distances de plus de 100 km. Avec le bruitage des lignes, le signal ne serait plus lisible s'il n'était pas amplifié toutes les quelques dizaines de kilomètres. Outre l'amplification, on peut aussi réduire le bruit pour améliorer la qualité du signal. Dans le cas de débits de 10 Gbps, celui-ci peut-être éliminé assez facilement en convertissant le signal optique en signal électrique sur une petit tronçon de la ligne avant de le reconvertir en signal optique.
Cependant, pour des raisons de consommation électrique et de détails techniques (taille des équipements qui seraient impliqués) une telle transformation n'est plus envisageable pour les débits de 100 Gbps qui devraient être introduits par la nouvelle génération après 2010. La solution semble être le "tout-optique" mais les commutateurs optiques classiques, bien que très rapides, font perdre au signal de sa puissance. Il faudra donc, d'ici 2010, trouver des méthodes pour s'affranchir du bruit.
Fujitsu Laboratories et l'institut Heinrich Hertz proposent une solution à ce problème. Leur nouveau commutateur fait passer le signal optique dans une fibre monomode (un seul rayon de lumière dans la fibre) fortement non linéaire (la fonction de transfert dépend du signal d'entrée) de 30 mètres munie d'amplification. Ici l'effet non linéaire est multiplié par 10 en comparaison des fibres non linéaires conventionnelles ce qui permet des débits de commutation théoriques de 1 terabit par seconde (tbps). L'amplification est obtenue en sélectionnant les parties basses de l'onde du signal. Le bruit étant accumulé dans la partie haute, cette opération a pour effet de l'atténuer. C'est une amplification paramétrique. Le commutateur développé est ainsi le premier commutateur optique ultra-rapide muni d'un système d'amplification.
Avec des optimisations de la fibre non-linéaire, l'amplification peut atteindre un facteur supérieur à 100 (20 décibels) ce qui pourrait permettre le traitement d'un plus grand panel de longueurs d'ondes que la bande C et d'atteindre des commutations de débits allant jusqu'à 1 tbps.
Le commutateur est l'un des éléments de base pour le traitement du signal. Le nouveau dispositif pourra donc être utilisé comme brique de base des réseaux photoniques de la prochaine génération, le "tout-optique". On pourra le retrouver notamment dans des dispositifs de contrôle d'ondes optiques à ultra-résolution temporelle (comme des oscilloscopes haute fidélité), dans les transmissions de données ultra-rapides et il facilitera la régénération optique (technologie qui redonne à un signal dégradé sa qualité d'origine). Lors des tests de ces applications tout-optique, de la fibre fortement non-linéaire de 20-30 m était utilisée. Cette taille, bien que pouvant encore être diminuée est d'ores et déjà considérée comme acceptable pour la mise en pratique future de ce commutateur. Fujitsu Laboratories et l'institut Heinrich-Hertz envisagent une version définitive de leur produit dans 5 ans.
