Los ingenieros eléctricos de la Universidad de California en San Diego desarrollaron un receptor que puede detectar una señal débil, rápida y aleatoria. El estudio, publicado en la edición del 11 de diciembre de ciencia , sienta las bases para una nueva clase de receptores de comunicación altamente sensibles e instrumentos científicos que pueden extraer señales débiles y no repetitivas del ruido. El avance tiene aplicaciones en comunicación segura, guerra electrónica, inteligencia de señal, teledetección, astronomía y espectroscopia.
La investigación está motivada por una necesidad de larga data de capturar fenómenos aleatorios y únicos en la naturaleza y en las comunicaciones. Un ejemplo de esto incluye la descomposición espontánea de una molécula, un evento que emite una sola señal ruidosa y, por lo tanto, evita la detecciónpor métodos convencionales. Debido a que un detector estándar debe repetir las mediciones del evento varias veces para confirmar su existencia, evita, en principio, la captura de un evento aleatorio y no repetitivo. Otra limitación es que la captura de un evento rápido requiere undetector igualmente rápido
Para superar las limitaciones de los métodos de detección convencionales, los investigadores de UC San Diego desarrollaron un receptor de clonación espectral que funciona replicando la señal ruidosa recibida para generar múltiples copias espectrales de color, y luego combina estas copias para revelar la existencia de la señaldentro del ruido.
"Con el nuevo receptor, ahora es posible, al menos en principio, capturar una señal efímera y no repetitiva y observar fenómenos naturales o artificiales rápidos, que ocurren de manera dispersa, que de otra manera serían invisibles para nosotros, durante unlargo período de tiempo, usando un detector lento ", dijo Stojan Radic, profesor de ingeniería eléctrica en la Escuela de Ingeniería Jacobs en UC San Diego y autor principal del estudio
en el ciencia en papel, los investigadores informan que el receptor de clonación espectral que desarrollaron "puede interceptar señales de comunicación que actualmente se consideran seguras". Estas señales se basan en ráfagas que ocurren individualmente, que desaparecen antes de que se pueda tomar otra medida para separar el ruido.
Radic también notó que el receptor podría permitir la comunicación a una distancia más larga y con mayor seguridad. Por ejemplo, sería posible enterrar el canal de comunicación en ruido y aún detectarlo usando el nuevo receptor, mientras que está muy por debajo del umbral de sensibilidadde detectores convencionales.
La física del nuevo receptor se puede comparar con un "microscopio temporal": puede ver una señal muy rápida y débil mientras se observa durante un intervalo de tiempo mucho mayor. Sin embargo, aunque un microscopio ordinario no puede eliminar el ruido de la imagen circundante, el nuevo receptor puedediferenciar entre el ruido y los campos de señal.
En sus experimentos, el equipo utilizó una nueva clase de peines de frecuencia óptica sintonizables, desarrollados en el Grupo de Sistemas Fotónicos de Radic en UC San Diego, para crear simultáneamente múltiples clones espectrales de un pulso rápido. Los investigadores combinaron estos clones para extraer la señaldel ruido y pudieron reconstruir su sincronización y forma. Descubrieron que un mayor recuento de clones espectrales resultó en una mayor sensibilidad de detección de señal por parte del receptor de clonación espectral.
"Nos sorprendió que este concepto pudiera ampliarse a un gran número de copias espectrales. Ahora podemos construir un receptor que funcione con cientos de copias libremente ajustables", dijo Radic. "Este trabajo es el resultado de un largo tiempoinvestigación destacada sobre peines de frecuencia sintonizables en UC San Diego. La nueva clase de peines es casi libre de ruido y, en contraste con los peines de frecuencia convencionales, se puede sintonizar libremente en un amplio rango espectral ".
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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