Los investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) han desarrollado un sistema amplificador-multiplicador de terahercios que logra una mayor potencia de radiación que los dispositivos existentes sin necesidad de lentes de silicio. Este chip compacto podría usarse para fabricar conjuntos de terahercios para aplicaciones como escáneres de seguridad mejorados para detectar objetos ocultos o monitores ambientales para localizar contaminantes en el aire.
El uso de ondas de terahercios, que tienen longitudes de onda más cortas y frecuencias más altas que las ondas de radio, podría permitir una transmisión de datos más rápida. Pero generar efectivamente ondas de terahercios usando un chip semiconductor, algo esencial para su incorporación en dispositivos electrónicos, es notoriamente difícil.
Muchas técnicas actuales no pueden generar ondas con suficiente potencia de radiación para aplicaciones útiles a menos que utilicen lentes de silicio voluminosas y costosas. Una mayor potencia de radiación permite que las señales de terahercios viajen a mayor distancia. Estas lentes, que suelen ser más grandes que el propio chip, dificultan la integración de la fuente de terahercios en un dispositivo electrónico.
Generador de ondas de terahercios basado en chip
Para solventar este inconveniente, los investigadores se basaron en una teoría electromecánica conocida como matching, con la que buscan igualar las constantes dieléctricas del silicio y el aire, lo que minimizará la cantidad de señal que se refleja en el límite. Para lograrlo, se adhirió una lámina delgada de material que tiene una constante dieléctrica entre el silicio y el aire a la parte posterior del chip. Con esta lámina correspondiente en su lugar, la mayoría de las ondas se transmitirán por la parte posterior en lugar de reflejarse.
Asimismo, eligieron un material de sustrato de bajo costo y disponible comercialmente con una constante dieléctrica muy cercana a la que necesitaban para la adaptación. Para mejorar el rendimiento, utilizaron un cortador láser para perforar pequeños orificios en la lámina hasta que su constante dieléctrica fuera exactamente la correcta. De esta forma, los investigadores han creado un generador de ondas de terahercios basado en chip más eficiente y escalable.
Resultados de las pruebas
El chip del MIT generó señales de terahercios con una potencia de radiación máxima de 11,1 decibelios-milivatios, la mejor entre las técnicas de última generación. Además, como el chip de bajo coste se puede fabricar a gran escala, se podría integrar en dispositivos electrónicos del mundo real con mayor facilidad.
En el futuro, quieren demostrar esta escalabilidad mediante la fabricación de un conjunto en fase de fuentes de terahercios CMOS, que permitirá dirigir y enfocar un potente haz de terahercios con un dispositivo compacto y de bajo costo.