Una ilustración esquemática del control rápido de señales de RF. Crédito:Universidad de Sydney
Investigadores del Centro ARC para dispositivos de ancho de banda ultra alto para sistemas ópticos (CUDOS) en el Instituto Australiano de Ciencia y Tecnología a Nanoescala de la Universidad de Sydney han logrado un gran avance logrando el control de la señal de radiofrecuencia en escalas de tiempo de sub-nanosegundos en un dispositivo óptico a escala de chip.
La radiofrecuencia (RF) es un rango particular de frecuencias de ondas electromagnéticas, ampliamente utilizado para comunicaciones y señales de radar. El trabajo debería impactar la revolución inalámbrica actual.
El avance se detalló hoy en la revista de alto impacto. Optica .
CUDOS y candidato a doctorado en la Facultad de Física de la Universidad de Sydney, autor principal Yang Liu, dijo que la nueva investigación que podría desbloquear el cuello de botella del ancho de banda que enfrentan las redes inalámbricas en todo el mundo se llevó a cabo en la sede del Instituto Australiano de Ciencia y Tecnología a Nanoescala (AINST), el Sydney Nanocience Hub de 150 millones de dólares.
"Hoy en día, hay 10 mil millones de dispositivos móviles conectados a la red inalámbrica (informados por Cisco el año pasado) y todos requieren ancho de banda y capacidad, "Dijo el Sr. Liu.
"Al crear líneas de retardo ajustables muy rápidas en el chip, eventualmente, uno puede proporcionar un ancho de banda más amplio instantáneamente a más usuarios.
"La capacidad de controlar rápidamente la señal de RF es un rendimiento crucial para aplicaciones tanto en nuestra vida diaria como en la defensa.
"Por ejemplo, para reducir el consumo de energía y maximizar el rango de recepción para futuras comunicaciones móviles, Las señales de RF deben lograr distribuciones direccionales y rápidas a diferentes usuarios de celulares desde los centros de información, en lugar de difundir la energía de la señal en todas las direcciones ".
La falta de alta velocidad de sintonización en la técnica actual de RF en las comunicaciones y la defensa modernas, ha motivado el desarrollo de soluciones sobre una plataforma óptica compacta.
Investigadores David Marpaung, Benjamin Eggleton, Yang Liu y Amol Choudhary señalando un chip del tamaño de una miniatura que se está evaluando en el banco de pruebas de microondas de banda ancha, dentro del Sydney Nanocience Hub. Crédito:Universidad de Sydney
Estas contrapartes ópticas habían estado típicamente limitadas en rendimiento por una baja velocidad de sintonización del orden de milisegundos (1/1000 de segundo) ofrecida por los calentadores en chip, con efectos secundarios de complejidad de fabricación y consumo de energía.
"Para evitar estos problemas, Desarrollamos una técnica simple basada en el control óptico con un tiempo de respuesta más rápido que un nanosegundo:una milmillonésima de segundo; esto es un millón de veces más rápido que el calentamiento térmico. "dijo el Sr. Liu.
El director y coautor de CUDOS, el profesor Benjamin Eggleton, que también dirige el buque insignia AINST de circuitos fotónicos a nanoescala, dijo que la tecnología no solo sería importante para construir radares más eficientes para detectar ataques enemigos, sino que también haría mejoras significativas para todos.
"Tal sistema será crucial no solo para salvaguardar nuestras capacidades de defensa, también ayudará a fomentar la llamada revolución inalámbrica, donde cada vez más dispositivos están conectados a la red inalámbrica, "Dijo el profesor Eggleton.
"Esto incluye Internet de las cosas, comunicaciones de quinta generación (5G), y hogares inteligentes y ciudades inteligentes.
"Fotónica de silicio, la tecnología que sustenta este avance, está progresando muy rápido, encontrar aplicaciones en centros de datos ahora mismo.
"Esperamos que las aplicaciones de este trabajo ocurran dentro de una década para brindar una solución al problema del ancho de banda inalámbrico.
"Actualmente estamos trabajando en los dispositivos de silicio más avanzados que están altamente integrados y se pueden utilizar en pequeños dispositivos móviles, "Dijo el profesor Eggleton.
Variando ópticamente la señal de control a velocidades de gigahercios, el retardo de tiempo de la señal de RF puede amplificarse y conmutarse a la misma velocidad.
El Sr. Liu y sus colegas investigadores, el Dr. Amol Choudhary, El Dr. David Marpaung y el profesor Eggleton lograron esto en un chip fotónico integrado, allanando el camino hacia sistemas de RF en chip ultrarrápidos y reconfigurables con ventajas inigualables en cuanto a compacidad, bajo consumo de energía, baja complejidad de fabricación, flexibilidad y compatibilidad con las funcionalidades de RF existentes.
