El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), junto con sus colaboradores, ha desarrollado chips compactos que convierten sin problemas la luz en microondas. Este chip podría mejorar los sistemas de detección, las conexiones de Internet y otras tecnologías que dependen de la sincronización y comunicación de alta precisión.
Esta tecnología reduce algo conocido como fluctuación de sincronización, que son pequeños cambios aleatorios en la sincronización de las señales de microondas. Los investigadores han reducido estas oscilaciones de tiempo a una muy pequeña fracción de segundo, a 15 femtosegundos, obteniendo señales más estables y precisas. De manera que se podrían aumentar la sensibilidad del radar, la precisión de las señales analógicas y los convertidores de señal a digital.
Los investigadores han tomado un sistema del tamaño de una mesa y lo han reducido en gran parte a un chip compacto, aproximadamente del tamaño que la tarjeta de memoria. Reducir la fluctuación de sincronización a pequeña escala reduce el uso de energía y la hace más utilizable en los dispositivos cotidianos.
En este momento, varios de los componentes de esta tecnología se encuentran fuera del chip, mientras los investigadores prueban su eficacia. El objetivo final de este proyecto es integrar todas las diferentes partes, como láseres, moduladores, detectores y amplificadores ópticos, en un solo chip.
Uso de un láser conductor
Al integrar todos los componentes en un solo chip, el equipo pueden reducir tanto el tamaño como el consumo de energía del sistema. Esto significa que podría incorporarse fácilmente a dispositivos pequeños sin requerir mucha energía ni capacitación especializada.
Para lograrlo, los investigadores utilizan un láser semiconductor, que actúa como una linterna muy estable. Dirigen la luz del láser a una pequeña caja de espejo llamada cavidad de referencia, donde la luz rebota.
Dentro de esta cavidad, algunas frecuencias de luz se adaptan al tamaño de la cavidad para que los picos y valles de las ondas de luz encajen entre las paredes. Esto hace que la luz acumule potencia en esas frecuencias, que se utiliza para mantener estable la frecuencia del láser. La luz estable se convierte en microondas utilizando un dispositivo llamado peine de frecuencia, que convierte la luz de alta frecuencia en señales de microondas de tono más bajo. Estas microondas precisas son cruciales para tecnologías como las redes de comunicación y el radar, porque proporcionan sincronización y temporización precisas.
En sistemas de navegación como el GPS, la sincronización precisa de las señales es esencial para determinar la ubicación. En las redes de comunicación, como los sistemas de Internet, la sincronización precisa de múltiples señales garantiza que los datos se transmitan y reciban correctamente.