Las ondas electromagnéticas en el rango de frecuencia de terahercios ofrecen muchas ventajas para las comunicaciones y aplicaciones avanzadas en escaneo e imágenes, pero aprovechar su potencial plantea desafíos. Investigadores de la Universidad de Tohoku han abordado uno de los desafíos clave desarrollando un nuevo tipo de filtro sintonizable para señales en la banda de ondas de terahercios. Publicaron su trabajo en la revista Optics Letters .

Las ondas de terahercios ocupan una región del espectro electromagnético entre las frecuencias de microondas e infrarrojas. Tienen una frecuencia más alta (longitud de onda más corta) que las ondas de radio pero una frecuencia más baja que la luz visible. El espectro de ondas de radio, cada vez más congestionado, transporta la gran cantidad de datos transmitidos por WiFi, Bluetooth y los actuales sistemas de comunicación de teléfonos móviles.

La congestión de señales en partes de frecuencias más bajas del espectro electromagnético es un incentivo para explorar opciones en la región de los terahercios. Otra es la capacidad de soportar velocidades de transmisión de datos ultraaltas. Sin embargo, un desafío clave al utilizar señales de terahercios para aplicaciones rutinarias es poder sintonizar y filtrar las señales en frecuencias específicas. Se requiere filtrado para evitar interferencias de señales fuera de la banda de frecuencia deseada.

"Hemos construido y demostrado un filtro de frecuencia sintonizable para ondas de terahercios, que logró una velocidad de transmisión más alta y una mejor calidad de señal que los sistemas convencionales, revelando el potencial de las comunicaciones inalámbricas de terahercios", dice Yoshiaki Kanamori del equipo de Tohoku. Añade que el trabajo también podría aplicarse más ampliamente fuera de la banda de frecuencia de terahercios.

El nuevo filtro de terahercios se basa en un dispositivo llamado interferómetro Fabry-Perot que, como todos los interferómetros, se basa en los patrones de interferencia creados cuando diferentes ondas de radiación electromagnética interactúan entre sí mientras rebotan entre espejos. La versión de los investigadores utiliza como material entre los espejos rejillas finamente estructuradas, con espacios más pequeños que la longitud de onda de las ondas que interactúan.

El estiramiento variable de las rejillas permite el control preciso de su índice de refracción necesario para ajustar el efecto de filtrado del interferómetro. Esto permite transmitir sólo la frecuencia deseada. El uso de diferentes rejillas permite controlar diferentes rangos de frecuencia seleccionados.

El equipo ha demostrado la aplicación de su sistema para frecuencias adecuadas para las señales de teléfonos móviles de próxima generación (6G).

"Además de la aplicación de nuestro método en sistemas de comunicaciones, también prevemos usos en tecnologías de escaneo e imágenes en la medicina y la industria", afirma Kanamori.

Una ventaja de las ondas de terahercios en el escaneo y la obtención de imágenes es que pueden penetrar fácilmente materiales, incluidos tejidos biológicos, que bloquean el paso de la luz. Además de las aplicaciones médicas, esto puede ofrecer oportunidades para el análisis de materiales, sistemas de seguridad y control de calidad en la fabricación.

"En general, nuestro trabajo ofrece un método sencillo y rentable para filtrar y controlar activamente las ondas de terahercios, lo que podría mejorar su uso en muchas aplicaciones", concluye Kanamori.