Las ondas electromagnéticas en el rango de frecuencia de terahercios ofrecen muchas ventajas para las comunicaciones y aplicaciones avanzadas en escaneo e imágenes, pero aprovechar su potencial plantea desafíos. Un grupo de investigadores de la Universidad de Tohoku (Japón) ha abordado uno de los desafíos clave desarrollando un nuevo tipo de filtro sintonizable para señales en la banda de ondas de terahercios.
Las ondas de terahercios ocupan una región del espectro electromagnético entre las frecuencias de microondas e infrarrojas. Tienen una frecuencia más alta (longitud de onda más corta) que las ondas de radio, pero una frecuencia más baja que la luz visible. El espectro de ondas de radio, cada vez más congestionado, transporta la gran cantidad de datos transmitidos por wifi, bluetooth y los actuales sistemas de comunicación de teléfonos móviles.
Un desafío clave al utilizar señales de terahercios para aplicaciones rutinarias es poder sintonizar y filtrar las señales en frecuencias específicas. Se requiere filtrado para evitar interferencias de señales fuera de la banda de frecuencia deseada.
Para resolver este problema, los investigadores han construido un filtro de frecuencia sintonizable para las ondas de terahercios, que logró una velocidad de transmisión más alta y una mejor calidad de señal que los sistemas convencionales, revelando el potencial de las comunicaciones inalámbricas de terahercios.
Nuevo filtro de terahercios basado en patrones de interferencia
El nuevo filtro de terahercios se basa en un dispositivo llamado interferómetro Fabry-Perot que, como todos los interferómetros, se basa en los patrones de interferencia creados cuando diferentes ondas de radiación electromagnética interactúan entre sí mientras rebotan entre espejos.
La versión de los investigadores utiliza como material entre los espejos rejillas finamente estructuradas, con espacios más pequeños que la longitud de onda de las ondas que interactúan. El estiramiento variable de las rejillas permite el control preciso de su índice de refracción necesario para ajustar el efecto de filtrado del interferómetro. Esto permite transmitir sólo la frecuencia deseada. El uso de diferentes rejillas permite controlar diferentes rangos de frecuencia seleccionados.
El equipo ha demostrado la aplicación de su sistema para frecuencias adecuadas para las señales de teléfonos móviles de próxima generación (6G). Además de la aplicación en sistemas de comunicaciones, los investigadores esperan utilizar este método en tecnologías de escaneo e imágenes tanto en medicina como en la industria.
Una ventaja de las ondas de terahercios en el escaneo y la obtención de imágenes es que pueden penetrar fácilmente materiales, incluidos tejidos biológicos, que bloquean el paso de la luz. Además de las aplicaciones médicas, esto puede ofrecer oportunidades para el análisis de materiales, sistemas de seguridad y control de calidad en la fabricación.