Esquema de la comunicación por THz (verde), con luz láser (roja). Fuente: Universidad Radboud.
Una red de comunicación inalámbrica de velocidad ultraalta, que usa terahercios en lugar de frecuencias de gigahercios, está ahora un paso más cerca. Investigadores del Laboratorio FELIX, de la Universidad de Radboud (Nimega, Países Bajos), han demostrado que es posible transmitir con eficacia ondas de señales con frecuencias de THz a través de la red de fibra óptica existente.
La televisión de alta definición, el big data, la Internet de las cosas y las redes sociales han aumentado considerablemente la velocidad de datos de nuestra red de comunicación inalámbrica, y continuarán haciéndolo.
Una manera obvia de facilitar este crecimiento de la red es usar frecuencias de terahercios (THz, 1012 Hertz) con velocidades de datos de alta velocidad de hasta 100 Gbit / s. Los sistemas de comunicación inalámbrica de datos actuales operan a una velocidad media de 100Mbi / s, a frecuencias de alrededor de un gigahertz (GHz, 109 Hertz).
Por ejemplo: los sistemas de GPS funcionan a frecuencias de 1,3 GHz, wifi a 2,4 y 5 GHz, y el microondas a 2,45 GHz. En la búsqueda de frecuencias libres, la zona inexplorada de los THz es de gran interés.
Para navegar en Internet a THz, es necesario conectar las estaciones inalámbricas de THz a la red de fibra óptica en todo el mundo. Sin embargo, las técnicas de microondas existentes no funcionan a frecuencias de THz.
"La de los THz es una región de frecuencia difícil, porque es a la vez electrónica y óptica", explica el investigador de FELIX Giel Berden, en la nota de prensa de la universidad. "Es demasiado baja para la óptica normal, y demasiado alta para la electrónica estándar."
Por otra parte, las ondas de señal THz están encriptadas en la red de fibra óptica, debido a que la modulación estándar de la luz láser genera dos bandas laterales (colores) que interfieren entre sí. La Óptica de Banda Lateral Única (OSSB) es un método para prevenir esta codificación de la información mediante la extinción selectiva de una banda lateral.
Divisor de haz especial
Los científicos de FELIX desarrollaron un modulador OSSB que permite transmitir ondas de THz de forma inalámbrica y sin interferencias a través de la red de fibra. El primer autor Afric Meijer explica: "Con un divisor de haz diseñado especialmente dividimos tanto las ondas THz como la luz láser infrarroja por la mitad, una de las dos bandas laterales se reduce en un factor de más de sesenta, mientras que la intensidad de la otra banda lateral aumenta de manera significativa."
El modulador especial no contiene ninguna pieza móvil o filtros de color, y funciona en un ancho de banda ultra-ancho de 0,3-1 THz.
La televisión de alta definición, el big data, la Internet de las cosas y las redes sociales han aumentado considerablemente la velocidad de datos de nuestra red de comunicación inalámbrica, y continuarán haciéndolo.
Una manera obvia de facilitar este crecimiento de la red es usar frecuencias de terahercios (THz, 1012 Hertz) con velocidades de datos de alta velocidad de hasta 100 Gbit / s. Los sistemas de comunicación inalámbrica de datos actuales operan a una velocidad media de 100Mbi / s, a frecuencias de alrededor de un gigahertz (GHz, 109 Hertz).
Por ejemplo: los sistemas de GPS funcionan a frecuencias de 1,3 GHz, wifi a 2,4 y 5 GHz, y el microondas a 2,45 GHz. En la búsqueda de frecuencias libres, la zona inexplorada de los THz es de gran interés.
Para navegar en Internet a THz, es necesario conectar las estaciones inalámbricas de THz a la red de fibra óptica en todo el mundo. Sin embargo, las técnicas de microondas existentes no funcionan a frecuencias de THz.
"La de los THz es una región de frecuencia difícil, porque es a la vez electrónica y óptica", explica el investigador de FELIX Giel Berden, en la nota de prensa de la universidad. "Es demasiado baja para la óptica normal, y demasiado alta para la electrónica estándar."
Por otra parte, las ondas de señal THz están encriptadas en la red de fibra óptica, debido a que la modulación estándar de la luz láser genera dos bandas laterales (colores) que interfieren entre sí. La Óptica de Banda Lateral Única (OSSB) es un método para prevenir esta codificación de la información mediante la extinción selectiva de una banda lateral.
Divisor de haz especial
Los científicos de FELIX desarrollaron un modulador OSSB que permite transmitir ondas de THz de forma inalámbrica y sin interferencias a través de la red de fibra. El primer autor Afric Meijer explica: "Con un divisor de haz diseñado especialmente dividimos tanto las ondas THz como la luz láser infrarroja por la mitad, una de las dos bandas laterales se reduce en un factor de más de sesenta, mientras que la intensidad de la otra banda lateral aumenta de manera significativa."
El modulador especial no contiene ninguna pieza móvil o filtros de color, y funciona en un ancho de banda ultra-ancho de 0,3-1 THz.
Aplicaciones
Como las señales de THz en el aire son fuertemente absorbidas por el vapor de agua, la comunicación inalámbrica por THz será utilizada mayormente para distancias relativamente cortas.
Dice Meijer: "Nuestro modulador nos permite utilizar la red de fibra óptica existente. El Ultra HD y las imágenes de realidad virtual se pueden recibir o transmitir sin cables a través de un enlace de THz, al igual que los petabytes de datos en los institutos de investigación y hospitales".
Y añade Berden: "Esta publicación es una prueba de principio. Utilizar realmente la técnica requiere un par de pasos adicionales, por ejemplo escalar hacia abajo el diseño para conseguir la microfabricación y mejorar la eficiencia. Nuestra esperanza es que esta idea sea desarrollada aún más por la industria".
Récord
Mientras, Nokia Bell Labs, Deutsche Telekom T-Labs y la Universidad Técnica de Munich (TUM) han alcanzado una capacidad de transmisión y una eficiencia espectral sin precedentes en una prueba de campo de comunicaciones ópticas con una nueva técnica de modulación. El avance podría ampliar la capacidad de las redes ópticas para satisfacer la creciente demanda de tráfico de datos.
Los científicos, informa TUM en un comunicado, han mostrado que la flexibilidad y el rendimiento de las redes ópticas pueden maximizarse cuando las tasas de transmisión ajustables son adaptadas dinámicamente a las condiciones del canal y las demandas de tráfico.
Como parte del Proyecto de Enrutamiento Europeo Seguro y Protegido (Saser), el experimento través de una red de fibra óptica desplegada por Deutsche Telekom alcanzó una velocidad de transmisión neta de 1 Terabit.
Esto se acerca a la velocidad de transferencia de información máxima teórica de ese canal, y por tanto al Límite de Shannon del enlace de fibra. El Límite de Shannon fue descubierto en 1948 por Claude Shannon, pionero de Bell Labs "padre de la teoría de la información."
Como las señales de THz en el aire son fuertemente absorbidas por el vapor de agua, la comunicación inalámbrica por THz será utilizada mayormente para distancias relativamente cortas.
Dice Meijer: "Nuestro modulador nos permite utilizar la red de fibra óptica existente. El Ultra HD y las imágenes de realidad virtual se pueden recibir o transmitir sin cables a través de un enlace de THz, al igual que los petabytes de datos en los institutos de investigación y hospitales".
Y añade Berden: "Esta publicación es una prueba de principio. Utilizar realmente la técnica requiere un par de pasos adicionales, por ejemplo escalar hacia abajo el diseño para conseguir la microfabricación y mejorar la eficiencia. Nuestra esperanza es que esta idea sea desarrollada aún más por la industria".
Récord
Mientras, Nokia Bell Labs, Deutsche Telekom T-Labs y la Universidad Técnica de Munich (TUM) han alcanzado una capacidad de transmisión y una eficiencia espectral sin precedentes en una prueba de campo de comunicaciones ópticas con una nueva técnica de modulación. El avance podría ampliar la capacidad de las redes ópticas para satisfacer la creciente demanda de tráfico de datos.
Los científicos, informa TUM en un comunicado, han mostrado que la flexibilidad y el rendimiento de las redes ópticas pueden maximizarse cuando las tasas de transmisión ajustables son adaptadas dinámicamente a las condiciones del canal y las demandas de tráfico.
Como parte del Proyecto de Enrutamiento Europeo Seguro y Protegido (Saser), el experimento través de una red de fibra óptica desplegada por Deutsche Telekom alcanzó una velocidad de transmisión neta de 1 Terabit.
Esto se acerca a la velocidad de transferencia de información máxima teórica de ese canal, y por tanto al Límite de Shannon del enlace de fibra. El Límite de Shannon fue descubierto en 1948 por Claude Shannon, pionero de Bell Labs "padre de la teoría de la información."
Referencia bibliográfica:
A. S. Meijer, G. Berden, D. D. Arslanov, M. Ozerov, R. T. Jongma, W. J. van der Zande: An ultrawide-bandwidth single-sideband modulator for terahertz frequencies. Nature Photonics (2016). DOI: 10.1038/nphoton.2016.182
A. S. Meijer, G. Berden, D. D. Arslanov, M. Ozerov, R. T. Jongma, W. J. van der Zande: An ultrawide-bandwidth single-sideband modulator for terahertz frequencies. Nature Photonics (2016). DOI: 10.1038/nphoton.2016.182