(Phys.org) —Universidad de California, El profesor de ingeniería eléctrica de San Diego, Zhaowei Liu, y sus colegas han dado los primeros pasos en un proyecto para desarrollar sistemas LED de parpadeo rápido para comunicaciones ópticas submarinas.

En la edición del 6 de enero de Nanotecnología de la naturaleza , Liu y sus colegas muestran que un metamaterial artificial puede aumentar la intensidad de la luz y la "velocidad de parpadeo" de una molécula de tinte que emite luz fluorescente.

Las capas nanopatronadas de plata y silicio en el nuevo material aceleraron la velocidad de parpadeo de la molécula a 76 veces más rápido de lo normal. mientras produce un aumento de 80 veces en su brillo.

"El objetivo principal de este programa es desarrollar una mejor fuente de luz para fines de comunicación, "Dijo Liu." Pero esto es solo un primer paso en toda la historia. Hemos demostrado que esta artificial, El material artificial se puede diseñar para mejorar la emisión y la intensidad de la luz, pero el siguiente paso será aplicarlo en LED convencionales ".

La velocidad de parpadeo extrema (modulación ultrarrápida) en los LED azules y verdes es un eslabón perdido que es necesario para aumentar la velocidad a la que se puede enviar información a través de canales ópticos a través del mar abierto. como entre barcos y submarinos, submarinos y buceadores, sensores ambientales subacuáticos y vehículos submarinos no tripulados, u otras combinaciones.

Si mejora drásticamente, Las comunicaciones ópticas inalámbricas podrían eventualmente reemplazar los sistemas de comunicaciones acústicas submarinas para aplicaciones de corta distancia. Las comunicaciones acústicas están limitadas por la baja velocidad y las bajas velocidades de transmisión de datos y posiblemente pueden causar angustia a las ballenas. delfines y otras especies marinas. Para hacer esto, deben desarrollar sistemas de LED azul y verde que parpadeen uno o dos órdenes de magnitud más rápido que los LED de nitruro de galio (GaN) azul y verde de hoy en día.

En los sistemas de comunicaciones inalámbricas ópticas subacuáticas, los datos se convierten de una señal eléctrica en ondas ópticas que viajan a través del agua desde una fuente de luz como un LED a un receptor óptico. Los LED parpadeantes azul y verde ya se utilizan para transferir información a través del agua. (Se utilizan LED azules y verdes porque su luz es menos propensa a ser absorbida por el agua que otros colores).

Los metamateriales desarrollados por los investigadores son sintéticos, con propiedades que no se encuentran en la naturaleza, y están especialmente diseñados para acelerar el proceso de generación de luz.

Hasta aquí, Ha sido difícil convertir directamente una señal eléctrica en una señal óptica en LED con la velocidad adecuada. En este momento, la frecuencia de parpadeo de la mayoría de estas señales convertidas es inferior a un gigahercio, una velocidad más lenta que la velocidad de la mayoría de las señales WiFi, Dijo Liu.

Los materiales están diseñados para tener interacciones extremadamente fuertes con los emisores de luz que son específicos de la longitud de onda (o color) de las emisiones. En el nuevo informe, los investigadores utilizaron una molécula de tinte que emite un tono amarillo verdoso. Entonces, el siguiente paso será emparejar los materiales con los LED azul y verde.

"El diseño de los materiales puede no ser lo más difícil, "dijo el estudiante graduado de UC San Diego Dylan Lu, el autor principal de la Nanotecnología de la naturaleza papel, quienes señalaron que trabajarán con LED que han sido fabricados según un estándar industrial específico. "Creo que el mayor desafío para aplicarlo a LED, será un problema de integración ".

Liu ganó recientemente una subvención de la Oficina de Investigación Naval (ONR) para desarrollar los sistemas LED azul y verde de parpadeo rápido, que incluye un poco más de $ 500, 000 durante tres años.

Junto con los profesores de Ingeniería Eléctrica e Informática Paul Yu y Eric Fullerton, Liu tiene como objetivo probar eventualmente configuraciones de LED parpadeantes ultrarrápidas en las aguas oceánicas de San Diego.

"Partimos de los avances en la investigación de materiales fundamentales, y queremos transferir el conocimiento al negocio de LED, "dijo Liu.