Tendencias Científicas
Casa sin cables del futuro. Fuente: Universidad de Purdue.
Científicos de la Universidad de Purdue, en Estados Unidos, han desarrollado un dispositivo capaz de convertir pulsaciones láser ultrarrápidas en señales de radiofrecuencia.
Esta conversión sería un paso adelante para conseguir que los cables de los aparatos de comunicación de los hogares y de las oficinas queden obsoletos, señala dicha universidad en un comunicado.
Según Minghao Qi, ingeniero computacional y desarrollador del dispositivo, el avance tecnológico logrado permitirá, por ejemplo, que las emisiones de televisión en alta definición o las conexiones de los ordenadores sean transmitidas desde una estación base individual sin necesidad de utilizar la enorme cantidad de cables que hoy llenan las casas o los despachos.
Dicha estación base consistiría en una especie de ordenador, que se encargaría de procesar toda la información necesaria, es decir, que funcionaría como punto de contacto interactuando con el mundo exterior para recibir toda la información necesaria llegada de fuera y, en un futuro, también enviar hacia fuera la información emitida por los dispositivos presentes en su entorno.
El aparato creado por los ingenieros de la Universidad de Purdue, además, es capaz de reducir las interferencias con que encuentran las continuas ondas de transmisiones convencionales de radiofrecuencia, procedentes de señales perdidas que rebotan contra las paredes o los objetos que se encuentran en las casas y oficinas.
Funcionamiento sin cables
Las pulsaciones láser de este dispositivo duran alrededor de 100 femtosegundos (unidad de tiempo que equivale a la milbillonésima parte de un segundo y que es el periodo de tiempo más pequeño medido hasta la fecha), y son procesadas utilizando una tecnología óptica pionera, desarrollada por este mismo grupo de investigadores.
Con toda su tecnología, el dispositivo permitirá generar las radiofrecuencias de gran amplitud de ancho de banda necesarias para la transmisión de la enorme cantidad de datos de los dispositivos de alta resolución.
Según explica Qi, inicialmente, la industria comercializará aparatos de este tipo que sólo reciban señales, para el tráfico de información en una única dirección (recepción), destinados a televisiones o monitores, por ejemplo.
Esto será así porque la unidad de emisión de datos aún es demasiado voluminosa. Pero, más adelante, a medida que se vaya consiguiendo reducir el tamaño de dicha unidad y ésta pueda integrarse en un mismo aparato, se podrá contar con un flujo de información en dos direcciones.
Este logro permitirá que operen sin cable objetos como los discos duros de los ordenadores o que se puedan transmitir señales sin cable desde el interior de los coches.
Esta conversión sería un paso adelante para conseguir que los cables de los aparatos de comunicación de los hogares y de las oficinas queden obsoletos, señala dicha universidad en un comunicado.
Según Minghao Qi, ingeniero computacional y desarrollador del dispositivo, el avance tecnológico logrado permitirá, por ejemplo, que las emisiones de televisión en alta definición o las conexiones de los ordenadores sean transmitidas desde una estación base individual sin necesidad de utilizar la enorme cantidad de cables que hoy llenan las casas o los despachos.
Dicha estación base consistiría en una especie de ordenador, que se encargaría de procesar toda la información necesaria, es decir, que funcionaría como punto de contacto interactuando con el mundo exterior para recibir toda la información necesaria llegada de fuera y, en un futuro, también enviar hacia fuera la información emitida por los dispositivos presentes en su entorno.
El aparato creado por los ingenieros de la Universidad de Purdue, además, es capaz de reducir las interferencias con que encuentran las continuas ondas de transmisiones convencionales de radiofrecuencia, procedentes de señales perdidas que rebotan contra las paredes o los objetos que se encuentran en las casas y oficinas.
Funcionamiento sin cables
Las pulsaciones láser de este dispositivo duran alrededor de 100 femtosegundos (unidad de tiempo que equivale a la milbillonésima parte de un segundo y que es el periodo de tiempo más pequeño medido hasta la fecha), y son procesadas utilizando una tecnología óptica pionera, desarrollada por este mismo grupo de investigadores.
Con toda su tecnología, el dispositivo permitirá generar las radiofrecuencias de gran amplitud de ancho de banda necesarias para la transmisión de la enorme cantidad de datos de los dispositivos de alta resolución.
Según explica Qi, inicialmente, la industria comercializará aparatos de este tipo que sólo reciban señales, para el tráfico de información en una única dirección (recepción), destinados a televisiones o monitores, por ejemplo.
Esto será así porque la unidad de emisión de datos aún es demasiado voluminosa. Pero, más adelante, a medida que se vaya consiguiendo reducir el tamaño de dicha unidad y ésta pueda integrarse en un mismo aparato, se podrá contar con un flujo de información en dos direcciones.
Este logro permitirá que operen sin cable objetos como los discos duros de los ordenadores o que se puedan transmitir señales sin cable desde el interior de los coches.
Resonador compuesto por micro anillos. Fuente: Universidad de Purdue.
Útil para todo el mundo
Un factor clave para hacer que este avance sea potencialmente útil en diversos ámbitos radica en que las pulsaciones láser transmiten radiofrecuencias de hasta 60 gigahercios, que es una frecuencia incluida en el marco del espectro de radio no reservado para comunicaciones militares.
En Estados Unidos, la Comisión Federal de las Comunicaciones no requiere de una licencia para transmitir señales de entre 57 y 64 gigahercios. Esta banda también está permitida a nivel global, lo que significa que sistemas que transmitan dentro de ella pueden usarse en todo el mundo.
Los chips de ordenador tradicionales tienen dificultades en la transmisión electrónica de señales a tan rápida frecuencia debido al tiempo que tardan estos transistores en procesar la información.
Por otra parte, los conversores analógico-digitales (CAD) -que son aquéllos que convierten las entradas analógicas de voltaje en un valor binario, es decir, que transforman señales analógicas de entrada a digitales en la salida- necesarios para convertir las pulsaciones de luz láser en señales de radiofrecuencia no funcionan a frecuencias tan altas.
Filtro de frecuencias
Estas limitaciones han sido superadas en el nuevo sistema, que contiene un complejo desarrollo ótico, que incluye espejos, lentes y otros componentes que permiten convertir y transmitir las pulsaciones.
El conjunto aún es demasiado grande para resultar práctico, pero a la larga será miniaturizado hasta alcanzar un tamaño que permita incorporarlo en cualquier chip.
Por otro lado, el dispositivo es programable, lo que permitirá que se le introduzcan instrucciones para determinar que transmita sólo ciertas frecuencias. Esto es posible gracias a la fabricación de diminutos resonadores de silicio que filtran algunas frecuencias y dejan a otras pasar.
Los resonadores están compuestos por micro anillos que se encuentran combinados en un “moldeador espectral” de 100 micrómetros (unidad de longitud equivalente a una millonésima parte de un metro) de ancho, es decir, en una estructura tan ancha como un cabello humano. Cada anillo tiene unos 10 micrómetros de diámetro.
Este filtro de micro anillos puede ser afinado calentando dichos anillos, lo que provoca que éstos cambien para dejar pasar frecuencias diversas.
Según Qi, se espera que la tecnología este lista para su comercialización en unos cinco años. En un artículo aparecido en la revista Nature Photonics, los científicos detallan su funcionamiento y desarrollo.
Un factor clave para hacer que este avance sea potencialmente útil en diversos ámbitos radica en que las pulsaciones láser transmiten radiofrecuencias de hasta 60 gigahercios, que es una frecuencia incluida en el marco del espectro de radio no reservado para comunicaciones militares.
En Estados Unidos, la Comisión Federal de las Comunicaciones no requiere de una licencia para transmitir señales de entre 57 y 64 gigahercios. Esta banda también está permitida a nivel global, lo que significa que sistemas que transmitan dentro de ella pueden usarse en todo el mundo.
Los chips de ordenador tradicionales tienen dificultades en la transmisión electrónica de señales a tan rápida frecuencia debido al tiempo que tardan estos transistores en procesar la información.
Por otra parte, los conversores analógico-digitales (CAD) -que son aquéllos que convierten las entradas analógicas de voltaje en un valor binario, es decir, que transforman señales analógicas de entrada a digitales en la salida- necesarios para convertir las pulsaciones de luz láser en señales de radiofrecuencia no funcionan a frecuencias tan altas.
Filtro de frecuencias
Estas limitaciones han sido superadas en el nuevo sistema, que contiene un complejo desarrollo ótico, que incluye espejos, lentes y otros componentes que permiten convertir y transmitir las pulsaciones.
El conjunto aún es demasiado grande para resultar práctico, pero a la larga será miniaturizado hasta alcanzar un tamaño que permita incorporarlo en cualquier chip.
Por otro lado, el dispositivo es programable, lo que permitirá que se le introduzcan instrucciones para determinar que transmita sólo ciertas frecuencias. Esto es posible gracias a la fabricación de diminutos resonadores de silicio que filtran algunas frecuencias y dejan a otras pasar.
Los resonadores están compuestos por micro anillos que se encuentran combinados en un “moldeador espectral” de 100 micrómetros (unidad de longitud equivalente a una millonésima parte de un metro) de ancho, es decir, en una estructura tan ancha como un cabello humano. Cada anillo tiene unos 10 micrómetros de diámetro.
Este filtro de micro anillos puede ser afinado calentando dichos anillos, lo que provoca que éstos cambien para dejar pasar frecuencias diversas.
Según Qi, se espera que la tecnología este lista para su comercialización en unos cinco años. En un artículo aparecido en la revista Nature Photonics, los científicos detallan su funcionamiento y desarrollo.
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