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Jueves, 1 noviembre 2012
Ingeniería

Relés fotónicos para acelerar el flujo de datos en internet

Un equipo de científicos e ingenieros en la Universidad de Minnesota, Estados Unidos, ha inventado un singular dispositivo óptico microscópico que podría aumentar bastante la velocidad de transmisión de datos online. Este dispositivo utiliza la fuerza generada por la luz para accionar un conmutador mecánico según las necesidades de cada momento. El dispositivo es similar a los relés electromecánicos, pero utiliza únicamente luz.

Este desarrollo podría conducir a avances en la computación y el procesamiento de señales gracias a usar luz en vez de corriente eléctrica, lo que permitiría, entre otras cosas, lograr un mayor rendimiento y un menor consumo de energía.

El invento hecho por el equipo de Mo Li se basa en un descubrimiento anterior realizado por él y sus colaboradores en 2008. En aquella ocasión, constataron que es viable que los conductos nanométricos por los que se hace circular luz sean utilizados para generar, mediante la luz, una fuerza óptica lo bastante fuerte como para mover mecánicamente la guía de ondas ópticas, la cual es el canal de información que conduce la luz.

En el nuevo dispositivo, los investigadores han comprobado que esta fuerza óptica es tan fuerte que la propiedad mecánica del dispositivo puede ser dominada por completo a través del efecto óptico en vez de mediante su propia estructura mecánica. El efecto se amplifica para controlar señales adicionales de luz de colores a un nivel de potencia mucho más alto.

Que se sepa, ésta es la primera vez que se usa este novedoso efecto optomecánico para amplificar señales ópticas sin convertirlas en eléctricas.

Las fibras ópticas conducen muchos canales de comunicación usando diferentes colores de luz asignados a canales diferentes. En los cables ópticos, estos canales de luz de diferentes colores no interfieren unos con otros. Esta característica de no interferencia permite que una fibra óptica individual transmita más información a través de distancias muy largas. Sin embargo, esta ventaja viene acompañada de una desventaja: Los dispositivos ópticos típicos de la computación y del procesamiento de señales han venido adoleciendo de rasgos que impiden que los distintos canales de información se controlen con facilidad entre ellos.

[Img #10427]
Este obstáculo puede ahora estar a un paso de ser superado. El nuevo dispositivo del equipo de Mo Li tiene dos guías de ondas ópticas, y cada una conduce una señal óptica. Entre las guías de ondas hay un resonador óptico con forma toroidal. La luz puede circular cientos de veces en el resonador óptico, ganando en intensidad.

Usando el efecto de resonancia, la señal óptica proveniente de la primera guía de ondas es realzada significativamente en el resonador y genera una fuerza óptica muy fuerte en la segunda guía de ondas. La segunda guía de ondas es soltada parcialmente de su base de anclaje de manera que oscila, como un diapasón, cuando se le aplica la fuerza. Este movimiento mecánico de la guía de ondas altera la transmisión de la señal óptica. Como la potencia de la segunda señal óptica puede ser muchas veces mayor que la señal de control, el dispositivo funciona como un relé mecánico que amplifica la señal de entrada.

Actualmente, el nuevo relé óptico opera a un millón de veces por segundo. Los investigadores esperan mejorarlo hasta que pueda alcanzar varios miles de millones de veces por segundo. El movimiento mecánico del dispositivo actual ya es, no obstante, lo bastante rápido como para conectar dispositivos de radiofrecuencia directamente con vías de transmisión por fibra óptica para comunicaciones de banda ancha.

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