Home > News and Events > Research News > Research press releases in Spanish > Materiales para las primeras fibras ópticas de alta velocidad con función electrónica son desarrollados

Materiales para las primeras fibras ópticas de alta velocidad con función electrónica son desarrollados

Main Content

Filed under:
05 February 2012
Three dimensional image showing optical fiber.

Badding y su equipo construyeron una fibra óptica con un cruce electrónico de alta velocidad. Los pulsos de luz (esferas blancas) que viajan por la fibra se pueden convertir en señales eléctricas (onda cuadrada) dentro de la fibra por la unión. Las aplicaciones potenciales de estas fibras ópticas incluyen mejora de las telecomunicaciones y otras tecnologías híbridas ópticas y electrónicas además de mejorar la tecnología láser. Crédito: Laboratorio Badding, Penn State University

Por primera vez, un grupo de químicos, físicos, e ingenieros han desarrollado materiales cristalinos que permiten a una fibra óptica de alta velocidad que tiene integradas funciones electrónicas. Las aplicaciones potenciales de estas fibras ópticas incluyen mejora de las telecomunicaciones y otras tecnologías híbridas ópticas y electrónicas, tecnología láser, y dispositivos más precisos y mejorados de teledetección. La investigación fue iniciada por Rongrui He, un investigador postdoctoral en el Departamento de Química de Penn State. El equipo internacional, liderado por John Badding, un profesor de química de Penn State, ha publicado sus conclusiones en la revista Nature Photonics.

Badding explicó que uno de los grandes retos tecnológicos actuales es el intercambio de información entre la óptica y la electrónica de forma rápida y eficiente. La tecnología existente ha dado lugar a formas a veces torpes de la fusión de fibras ópticas con chips electrónicos -- a base de circuitos integrados de silicio que sirven como bloques de construcción para la mayoría de los dispositivos electrónicos semiconductores, tales como células solares, diodos emisores de luz (LED), computadoras, y teléfonos celulares. "La fibra óptica es generalmente un medio pasivo que simplemente transporta la luz, mientras que el chip es la pieza que lleva a cabo la parte eléctrica de la ecuación", dijo Badding. "Por ejemplo, la luz se transmite desde Londres a Nueva York a través de cables de fibra óptica cuando dos personas establecen una llamada de video en sus computadoras. Sin embargo, las pantallas de los ordenadores y asociados dispositivos electrónicos tienen que tomar esa luz y convertirla en una imagen, lo cual es un proceso eléctrico. La luz y la electricidad están trabajando en conjunto en un proceso llamado conversión OEO, o una conversión óptica-eléctrica-óptica." Badding dice que, idealmente, en lugar de acoplamiento de la fibra óptica al chip, como es habitual en la tecnología existente, una "fibra inteligente" tendría las funciones electrónicas ya construidas adentro.

La integración de las fibras ópticas y los chips es difícil por muchas razones. En primer lugar, las fibras son redondas y cilíndricas, mientras que los chips son planos, por lo que simplemente la configuración de la conexión entre los dos es un reto. Otro desafío es la alineación de las piezas que son muy pequeñas.  "Una fibra óptica es 10 veces menos ancha que un cabello humano. Además de eso, hay vías que guían la luz en los chips que son incluso hasta 100 veces más pequeñas que las fibras," dijo Badding. "Así que imagínate tratar de alinear ambos dispositivos. Esa hazaña es un gran reto para la tecnología de hoy."

round rainbow-type color scheme against blue background

Una sección transversal del diagrama se muestra arriba. Crédito: Laboratorio Badding, Penn State University

Para enfrentar estos desafíos, los miembros del equipo tomaron un enfoque diferente. En lugar de combinar un chip plano con una fibra óptica redonda, encontraron una manera de construir un nuevo tipo de fibra óptica con su propio componente electrónico integrado, evitando así la necesidad de integrar la fibra óptica en un chip. Para ello, utilizaron técnicas de química de alta presión para depositar materiales semiconductores directamente, capa por capa, en pequeños agujeros en las fibras ópticas. "Toda la acción electrónica se lleva a cabo justo dentro de la fibra", dijo Pier J. A. Sazio de la Universidad de Southampton en el Reino Unido y uno de los líderes del equipo. "Por otra parte, mientras que la fabricación de chips convencional requiere de millones de dólares de instalaciones estériles, nuestro proceso se puede realizar con un equipo sencillo que cuesta mucho menos."

Sazio agregó que uno de los objetivos clave de la investigación en este campo es la creación de una rápida red de pura fibra. "Si la señal no sale de la fibra, entonces se trata de una tecnología más rápida, más barata y más eficiente", dijo Sazio."Trasladar la tecnología del chip directamente sobre la fibra, donde es el lugar más natural para la luz, abre la posibilidad de semiconductores integrados para llevar aplicaciones optoelectrónicas al siguiente nivel. En la actualidad, todavía hay conmutación eléctrica en ambos extremos de la fibra óptica. Si en realidad se puede generar señales dentro de una fibra, una amplia gama de aplicaciones optoelectrónicas se hace posible."

La investigación también tiene muchas posibles aplicaciones no relacionadas a telecomunicaciones. "Por ejemplo, nuestro trabajo también representa un enfoque muy diferente a los cruces de semiconductores de fabricación que estamos investigando para aplicaciones de células solares," dijo Badding.

Además de Badding, Sazio, y He, otros investigadores que contribuyeron a este estudio incluyen a Venkatraman Gopalan de Penn State, y Ana C. Peacock y Noel Healy del Centro de Investigación Optoelectrónica en el Reino Unido. 
La investigación fue financiada por la Fundación Nacional de la Ciencia y el Concejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas del Reino Unido.


[ Katrina Voss ]
Traducción: José Quijano

Document Actions

Share this page: |
Filed under: