Investigadores del Laboratorio de Sistemas Fotónicos de la EPFL han ideado una forma de reconfigurar los filtros fotónicos de microondas sin la necesidad de un dispositivo externo. Esto allana el camino para más compactos, filtros ecológicos que serán más prácticos y económicos de usar. Las aplicaciones potenciales incluyen sistemas de detección y comunicaciones. Los hallazgos de los investigadores se han publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza .

Los fotones parecen estar listos para reemplazar a los electrones en innumerables tareas, ya que se mueven más rápido y consumen menos energía. Estas diminutas partículas de luz también tienen el beneficio adicional de ser sorprendentemente flexibles:su rango de frecuencia es 1, 000 a 10, 000 veces mayor que la de los electrones. Por lo tanto, usar luz en lugar de electricidad para manipular microondas le brinda un ancho de banda mucho más amplio para trabajar. La fotónica resulta particularmente útil en los sistemas de comunicaciones, Internet de las cosas y formación de haces, que es un método de procesamiento de señales utilizado en sistemas de antenas. Pero por el momento Los sistemas fotónicos de microondas aún no pueden generar pulsos de luz en los chips de computadora, un desarrollo que haría que los chips sean más amigables con el medio ambiente. más barato y más práctico de usar. Los investigadores del Laboratorio de Sistemas Fotónicos de la EPFL han logrado un gran avance en esta área:han desarrollado filtros de radiofrecuencia reconfigurables que pueden producir microondas de alta calidad sin la necesidad de un dispositivo externo voluminoso. Creando interferencia entre dos pulsos dentro de un microcombustible, pudieron controlar con precisión los pulsos para reconfigurar la radiofrecuencia saliente. Los hallazgos de los investigadores se publicaron recientemente en Comunicaciones de la naturaleza .

Integrando una fuente de luz en un chip

Un filtro fotónico de microondas convierte una radiofrecuencia entrante en una señal óptica que luego puede ser procesada por un dispositivo fotónico para extraer información. Un fotorreceptor que convierte la señal nuevamente en radiofrecuencia. De regreso en abril investigadores en otro laboratorio de la EPFL, el K-Lab, logró generar diferentes tipos de micropenales en un chip de nitruro de silicio, para producir señales de pulso de solitón de alta calidad. Todo lo que quedaba era demostrar que las señales de pulso se podían usar para reconfigurar las microondas y que el sistema era igual de flexible. lineal, espectralmente puro y sin ruido como el anterior, dispositivos más voluminosos, exactamente para lo que los investigadores del Laboratorio de Sistemas Fotónicos optimizaron el chip.

La tecnología utilizada en estos chips, que son más pequeños que una moneda, se basa en cómo la luz interactúa con el entorno circundante. La longitud de onda de la señal se puede modificar variando la fuente de luz o cambiando la forma o el material del canal óptico por el que pasa. "El uso de una fuente de luz que pueda combinar varias longitudes de onda significa que podemos mantener la estructura del filtro bastante simple, "explica Camille Brès, que dirige el Laboratorio de sistemas fotónicos. "Si podemos reconfigurar la frecuencia alterando el pulso de luz, no necesitamos cambiar el soporte físico ". El principal logro de los investigadores fue que pudieron reemplazar los generadores de luz del tamaño de una computadora portátil con resonadores ópticos en chip en miniatura que usan pulsos de láser para generar solitones perfectos.

Alterando la frecuencia de salida

Para que estos filtros se utilicen en diversas aplicaciones, también deben ser capaces de alterar la radiofrecuencia saliente. "Los filtros de corriente requieren formas de pulso programables para establecer la frecuencia de salida y mejorar la calidad de la onda, lo que hace que los sistemas sean complejos y difíciles de comercializar, "dice Jianqi Hu, un doctorado estudiante en el Laboratorio de Sistemas Fotónicos y autor principal del estudio. Para superar este obstáculo, los investigadores generaron interferencia en el chip entre dos solitones, modificando el ángulo entre ellos, pudieron reconfigurar la frecuencia del filtro. Este avance significa que estos sistemas pueden hacerse completamente portátiles y usarse con ondas 5G y terahercios.