Las redes de comunicación por cable de alta velocidad de hoy en día usan láseres para transportar información a través de fibras ópticas, pero las redes inalámbricas se basan actualmente en frecuencias de radio o microondas. En un avance que algún día podría hacer ubicuas las comunicaciones inalámbricas basadas en luz, investigadores de Facebook Inc.El Laboratorio de conectividad ha demostrado un enfoque conceptual nuevo para detectar señales de comunicación óptica que viajan por el aire.
El equipo describió la nueva tecnología, que podría allanar el camino para redes inalámbricas ópticas rápidas capaces de ofrecer servicios de Internet en lugares remotos, en óptica , la revista de la Sociedad Óptica para la investigación de alto impacto.
Reduciendo la brecha digital
El Laboratorio de conectividad de Facebook desarrolla tecnologías destinadas a proporcionar servicios de Internet asequibles a aproximadamente 4 mil millones de personas en el mundo que actualmente no pueden acceder a él. "Una gran fracción de personas no se conecta a Internet porque la infraestructura de comunicaciones inalámbricas no está disponibleviven, principalmente en áreas muy rurales del mundo ", dijo Tobias Tiecke, quien lidera el equipo de investigación." Estamos desarrollando tecnologías de comunicación que están optimizadas para áreas donde las personas viven lejos unas de otras ".
La comunicación inalámbrica basada en la luz, también llamada comunicaciones ópticas de espacio libre, ofrece una forma prometedora de llevar Internet a áreas donde las fibras ópticas y las torres celulares pueden ser difíciles de implementar de manera rentable. Usar la luz láser para transportar informacióna través de la atmósfera potencialmente puede ofrecer anchos de banda y capacidad de datos muy altos, pero uno de los principales desafíos ha sido cómo apuntar con precisión un rayo láser muy pequeño que lleva los datos a un pequeño detector de luz que está a cierta distancia.
En el nuevo estudio, los investigadores de Facebook demuestran un método para usar materiales fluorescentes en lugar de la óptica tradicional para recoger la luz y concentrarla en un pequeño fotodetector. Combinaron este colector de luz, que cuenta con 126 centímetros cuadrados de superficie que puede recoger la luz de cualquierdirección, con la tecnología de telecomunicaciones existente para lograr velocidades de datos de más de 2 gigabits por segundo Gbps.
"Demostramos el uso de fibras ópticas fluorescentes que absorben un color de luz y emiten otro color", dijo Tiecke. "Las fibras ópticas absorben la luz proveniente de cualquier dirección sobre un área grande, y la luz emitida viaja dentro de la fibra óptica, que canaliza la luz a un fotodetector pequeño y muy rápido ".
La comunicación rápida necesita detectores rápidos
Una red óptica de espacio libre de alta velocidad requiere detectores muy rápidos para recibir la información que transporta la luz láser. Pero la velocidad debe equilibrarse con el tamaño; aunque los detectores más grandes hacen que sea más fácil alcanzar un objetivo con un haz de luz láser que viaja a través delaire, aumentar el tamaño de un detector lo hace más lento.
Se puede usar una combinación de sistemas ópticos y mecánicos para rastrear la posición del detector y apuntarlo al láser, pero estos enfoques agregan bastante complejidad. El nuevo colector de luz utiliza fibras ópticas de plástico que contienen moléculas de tinte orgánico que absorbenluz azul y emiten luz verde. Esta configuración reemplaza la óptica clásica y la plataforma de movimiento típicamente requerida para apuntar la luz al área de recolección.
"El hecho de que estas fibras ópticas fluorescentes emitan un color diferente al que absorben hace posible aumentar el brillo de la luz que ingresa al sistema", dijo Tiecke. "Este enfoque se ha utilizado en concentradores luminiscentes para la recolección de luz solar, dondela velocidad de la conversión de color no importa. Demostramos que el mismo concepto puede usarse para la comunicación para eludir los problemas de apuntar y rastrear mientras se alcanzan velocidades muy altas.
Las velocidades rápidas son posibles porque transcurren menos de 2 nanosegundos entre la absorción de luz azul y la emisión de luz verde. Además, al incorporar un método de modulación de señal llamado multiplexación por división de frecuencia ortogonal, o OFDM, los investigadores transmitieron más de 2 Gbps a pesar deEl ancho de banda del sistema es de 100 MHz. OFDM es un método de codificación de datos digitales para que se puedan transmitir múltiples flujos de datos a la vez. Aunque se usa comúnmente para comunicaciones por cable e inalámbricas, no se usa típicamente con comunicación láser.
"Logramos velocidades de datos tan altas utilizando materiales disponibles comercialmente que no están diseñados para aplicaciones de comunicaciones", dijo Tiecke. "Queremos que otros grupos se interesen en desarrollar materiales diseñados para aplicaciones de comunicaciones".
Si se desarrollaron materiales que operan en la parte infrarroja del espectro, que serían invisibles para las personas, e incluso más rápidos que el sistema de luz azul / verde, el nuevo enfoque podría permitir teóricamente velocidades de datos ópticos de espacio libre de más de10 Gbps, dijo Tiecke.
Recolectando luz de todas las direcciones
en el óptica papel, los investigadores demuestran un colector de luz con forma de bombilla hecho de un haz de fibras ópticas fluorescentes. Aunque son posibles muchas formas, la forma de la bombilla ofrece un ancho de banda muy grande y una sensibilidad omnidireccional, lo que significa que funcionaría con dispositivos móvilesdispositivos que se mueven con respecto al transmisor. Los investigadores también demostraron que esta geometría puede reunir luz de un área tan grande como 126 centímetros cuadrados, haciéndola menos sensible a la alineación.
"Nuestro detector absorbe la misma cantidad de energía y recibe la misma señal de comunicación independientemente de la alineación", dijo Tiecke.
Además de trabajar con socios para desarrollar nuevos materiales, el equipo de investigación también planea sacar esta tecnología del laboratorio mediante el desarrollo de un prototipo que pueda probarse en una situación del mundo real ". Estamos investigando la viabilidad de unproducto comercial ", dijo Tiecke." Este es un sistema muy nuevo, y hay mucho espacio para el desarrollo futuro ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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