Un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) ha desarrollado un dispositivo capaz de dirigir y enfocar electrónicamente un haz de energía electromagnética de terahercios con extrema precisión. Esto permite generar imágenes en alta resolución, habilitando dispositivos de imágenes en tiempo real que sean más pequeños, baratos y robustos.
En las ondas de terahercios, ubicadas en el espectro electromagnético entre las microondas y la luz infrarroja, no se puede manipular su energía con la electrónica clásica ni con los dispositivos ópticos actuales. Sin embargo, estas ondas de radio de alta frecuencia ofrecen propiedades únicas, como permitir comunicaciones de mayor velocidad o sistemas de visión que pueden ver a través de entornos con niebla o polvo, entre otros casos.
Los investigadores del MIT han demostrado que un conjunto de antenas de terahercios, denominado reflectarray, más preciso y dirigible electrónicamente, funciona como un espejo controlable con su dirección de reflexión guiada por un ordenador.
Con casi 10.000 antenas en un dispositivo del tamaño de una tarjeta de crédito y construido con chips semiconductores y técnicas de fabricación innovadoras, el reflectarray puede enfocar con precisión un haz de energía de terahercios en un área diminuta y controlarlo rápidamente sin partes móviles.
Este dispositivo ha generado imágenes de profundidad en 3D de escenas, cuyas imágenes son similares a las creadas por un dispositivo LiDAR. Debido a que el reflectarray usa ondas de terahercios en lugar de luz, puede operar de manera efectiva con lluvia, niebla o nieve.
Control de la energía
Para ahorrar energía y ser más efectivo, el reflectarray utiliza una fuente principal de energía para disparar las ondas de terahercios a las antenas, que luego reflejan la energía en una dirección que controlan los investigadores. Después de recibir la energía, cada antena realiza un tiempo de retardo antes de reflejarla, lo que enfoca el haz en una dirección específica.
Los cambiadores de fase que controlan ese retraso de tiempo normalmente consumen una gran cantidad de energía de la onda de radio, a veces hasta el 90%. Los investigadores diseñaron un nuevo cambiador de fase que está hecho de solo dos transistores, por lo que consume aproximadamente la mitad de energía.
Respecto a dirigir el haz de energía, se integró el conjunto de antenas directamente en los chips de computadora. Debido a que los cambiadores de fase son tan pequeños, solo dos transistores, se puede reservar alrededor del 99% del espacio en el chip. Este espacio adicional se utiliza para la memoria, por lo que cada antena es capaz de almacenar una biblioteca de diferentes fases.
El dispositivo diseñado por el MIT podría aplicarse en entornos de seguridad, para realizar escáneres corporales no intrusivos que funcionarían en segundos. Otra aplicación de reflectarray sería como generador de imágenes para un automóvil autónomo.