Un equipo de investigación compuesto por miembros de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong CityU, la Universidad de Harvard y un reconocido laboratorio de tecnologías de la información ha fabricado con éxito un pequeño modulador de niobato de litio en chip, un componente esencial para la industria optoelectrónica. El modulador es más pequeño, máseficiente con una transmisión de datos más rápida y cuesta menos. La tecnología está preparada para revolucionar la industria.
El modulador electroóptico producido en esta investigación innovadora tiene solo 1 a 2 cm de largo y su área de superficie es aproximadamente 100 veces más pequeña que las tradicionales. También es altamente eficiente: mayor velocidad de transmisión de datos con un ancho de banda de datos que se triplica desde 35 GHza 100 GHz, pero con menos consumo de energía y pérdidas ópticas ultrabajas. La invención allanará el camino para futuras redes de comunicación de alta velocidad, baja potencia y rentables, así como el cómputo fotónico cuántico.
El proyecto de investigación se titula "Moduladores electroópticos integrados de niobato de litio que funcionan con voltajes compatibles con CMOS" y se publicó en el último número de la revista Naturaleza .
Los moduladores electroópticos son componentes críticos en las comunicaciones modernas. Convierten señales electrónicas de alta velocidad en dispositivos computacionales como computadoras en señales ópticas antes de transmitirlas a través de fibras ópticas. Pero los moduladores de niobato de litio existentes y comúnmente utilizados requieren un alto voltaje de accionamientode 3 a 5V, que es significativamente más alto que 1V, un voltaje proporcionado por un circuito CMOS semiconductor de óxido de metal complementario típico. Por lo tanto, se necesita un amplificador eléctrico que haga que todo el dispositivo sea voluminoso, costoso y que consuma mucha energía.
Dr. Wang Cheng, Profesor Asistente en el Departamento de Ingeniería Electrónica de CityU y coautor del artículo, y los equipos de investigación de la Universidad de Harvard y Nokia Bell Labs han desarrollado una nueva forma de fabricar un modulador de niobato de litio que puede ser operadocon anchos de banda electroópticos ultra altos con un voltaje compatible con CMOS.
"En el futuro, podremos colocar el CMOS justo al lado del modulador, para que puedan estar más integrados, con menos consumo de energía. El amplificador eléctrico ya no será necesario", dijo el Dr. Wang.
Gracias a los enfoques avanzados de nano fabricación desarrollados por el equipo, este modulador puede ser de tamaño pequeño mientras transmite datos a velocidades de hasta 210 Gbit / segundo, con pérdidas ópticas aproximadamente 10 veces menores que los moduladores existentes.
"Las propiedades eléctricas y ópticas del niobato de litio lo convierten en el mejor material para el modulador. Pero es muy difícil de fabricar en nanoescala, lo que limita la reducción del tamaño del modulador", explica el Dr. Wang. "Dado que el niobato de litio es químicamente inerte,el grabado químico convencional no funciona bien con él. Si bien las personas generalmente piensan que el grabado físico no puede producir superficies lisas, lo cual es esencial para la transmisión óptica, hemos demostrado lo contrario con nuestras novedosas técnicas de nano fabricación ".
Con las fibras ópticas cada vez más comunes a nivel mundial, el tamaño, el rendimiento, el consumo de energía y los costos de los moduladores de niobato de litio se están convirtiendo en un factor más importante a considerar, especialmente en un momento en que los centros de datos en la tecnología de la información y las comunicaciones Se prevé que la industria de las TIC sea uno de los mayores usuarios de electricidad del mundo.
Esta invención revolucionaria está ahora en camino a la comercialización. El Dr. Wang cree que aquellos que buscan moduladores con el mejor rendimiento para transmitir datos a largas distancias estarán entre los primeros en ponerse en contacto con esta infraestructura para la fotónica.
El Dr. Wang comenzó esta investigación en 2013 cuando se unió a la Universidad de Harvard como estudiante de doctorado en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard. Recientemente se unió a CityU y está estudiando su aplicación para la próxima comunicación 5G junto con la investigaciónequipo en el Laboratorio Estatal de Terahercios y Olas Milimétricas en CityU.
"La onda milimétrica se utilizará para transmitir datos en el espacio libre, pero desde y hacia las estaciones base y, por ejemplo, se puede hacer en óptica, que será menos costosa y menos con pérdida", explica. Él cree que ella invención también puede habilitar aplicaciones en fotónica cuántica.
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Materiales proporcionados por Universidad de la ciudad de Hong Kong . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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