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Aceleran transmisión de datos con percusión láser

Ingenieros utilizan una especie de tambor revestido con capas de Aluminio para elevar las modulaciones en líneas de transmisión de datos.

ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas

Una de las barreras de los todavía vigentes circuitos electrónicos basados en Silicio, es el límite de velocidad de la transmisión electrónica que, dada la naturaleza del Silicio y otros materiales semiconductores, generan un rendimiento insuficiente para los sistemas que cada vez demandan mayor potencia y rapidez de transferencia de datos.

 

Entre las investigaciones que han emergido recientemente como parte de los intentos de la industria y la academia por encontrar tecnologías que aceleren las capacidades de transmisión de datos, se encuentra el realizado por científicos británicos de la Universidad de Leeds y la Universidad de Nottinham, quienes adoptaron una idea antigua de comunicación entre miembros de diversas tribus africanas y sudamericanas del Amazonas, quienes enviaban mensajes a largas distancias golpeando instrumentos de percusión como tambores.

Los investigadores reflexionaron y decidieron abrazar esta idea utilizando en lugar de tambores, módulos de Aluminio y pulsos de sonido, dando como resultado excelentes resultados a niveles de Terahertz, por lo que, mediante un artículo científico publicado en la reconocida revista Nature Communications, los responsables del proyecto prevén que esta tecnología tendrá la capacidad de alcanzar los niveles de 100 Gigabits por segundo (Gbps).

El proyecto también consistió en revestir la estructura para implementar ondas acústicas con el fin de modular la luz emitida con otro dispositivo semiconductor llamado Láser de Cascada Cuántica (LCC), que convierte energía eléctrica en radiación electromagnética dentro del espectro infrarrojo.

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El LCC funciona con inyección eléctrica. Bajo un determinado potencial eléctrico realizado cuando niveles energéticos de la banda de conducción se alinean de una forma determinada. Estos niveles energéticos se repiten de forma periódica a lo largo de toda la estructura del láser formando, desde el punto de vista energético, una serie de “cascadas” o “escalones energéticos”, donde un electrón al recorrer una a una estas cascadas energéticas, genera quantos de luz o fotones en cada uno de estos saltos energéticos.

En la imagen aparece un dispositivo revestido con materiales de aluminio para que funcione adecuadamente el Láser de Cascada Cuántica (LCC). (Fuente: Universidad de Leeds).

 

Para modular la emisión de esos fotones, y así codificar los datos en el rayo láser, el equipo de investigación adjuntó una fina película de aluminio a un contacto del láser. Luego golpearon la película con pulsos de un tipo diferente de láser. Cada breve pulso hizo que la piel de aluminio produjera una onda acústica que atravesó el LCC, deformando ligeramente la estructura.

“Esta es una investigación emocionante. Por el momento, el sistema de modulación de un láser de cascada cuántica está impulsado eléctricamente, pero ese sistema tiene limitaciones. Irónicamente, la misma electrónica que entrega la modulación usualmente pone un freno a la velocidad de la modulación. El mecanismo que estamos desarrollando depende en cambio de las ondas acústicas", explicó en el comunicado de prensa de la Universidad de Leeds, John Cunningham, profesor de ingeniería electrónica y eléctrica que dirigió la investigación. "Es como si todo el sistema estuviera siendo sacudido realmente. Cambia la probabilidad de transferencia de electrones entre los pozos cuánticos".

Por su parte, Tony Kent, otro de los investigadores participantes en el proyecto, detalló que el uso de las ondas acústicas es para intrincar literalmente los estados electrónicos dentro del LCC. “Entonces pudimos ver que la salida de luz en Terahertz estaba siendo alterada por las ondas acústicas. Este resultado abre una nueva área para que la física y la ingeniería se unan en la exploración de la interacción de las ondas de luz y el sonido de terahercios, que podría tener aplicaciones tecnológicas reales”, dijo Kent.

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