Los investigadores han detallado en Photonics Research cómo su innovador filtro fotónico supera las restricciones actuales de los dispositivos electrónicos al realizar múltiples tareas mientras tiene el tamaño de un chip de computadora y utiliza menos energía que los filtros estándar. Además, el equipo ha demostrado que este filtro fotónico funciona de manera eficiente en un amplio espectro de radiofrecuencia que supera los 30 GHz, lo que le permite admitir la próxima tecnología 6G.
Wang predice que con la expansión incesante del ancho de banda electroóptico en los dispositivos optoelectrónicos, el filtro fotónico de microondas integrado surgirá sin lugar a dudas como un remedio crucial para las próximas comunicaciones inalámbricas 6G. Él enfatiza que solo un enlace fotónico de microondas integrado meticulosamente diseñado puede ofrecer un rendimiento de filtrado sobresaliente mientras mantiene bajos los costos y el consumo de energía.
El desarrollo continuo de la tecnología 6G tiene como objetivo mejorar el rendimiento de las redes de comunicación 5G ya implementadas. Al emplear las bandas de frecuencia de ondas milimétricas y terahercios, las redes 6G están preparadas para transmitir mayores cantidades de datos a velocidades más rápidas. Sin embargo, la utilización de un espectro de frecuencia expansivo y mayores velocidades de datos podrían potencialmente resultar en interferencia entre varios canales de comunicación.
Para resolver este problema, el equipo de investigación se ha esforzado por crear un filtro que proteja a los receptores de señales de diversos tipos de interferencia que abarcan todo el espectro de frecuencias de radio. Para que sea adecuado para una implementación extensa, debe ser compacto, de bajo consumo, poseer múltiples capacidades de filtrado e incorporarse en un chip y, al mismo tiempo, ser rentable. Sin embargo, los esfuerzos anteriores se han visto limitados por funciones limitadas, tamaño voluminoso, ancho de banda estrecho o la necesidad de componentes eléctricos específicos.
El equipo dice que su novedoso filtro cuenta con un tamaño compacto, asequibilidad, bajo consumo de energía y la capacidad de realizar varias funciones de filtrado. Esto hace posible que el filtro se integre perfectamente en un chip de computadora. El filtro se compone de cuatro componentes principales:
Modulador de fase: toma la señal de radiofrecuencia y la integra en el dominio óptico
Anillo doble: funciona como una forma de formato de modulador
Microanillo ajustable: sirve como componente central para el procesamiento de señales
Fotodetector: recupera la señal de radiofrecuencia de la señal óptica y actúa como su salida
Según Wang, el avance más importante radica en superar las limitaciones de los dispositivos y facilitar una colaboración fluida entre ellos. Al aprovechar el poder combinado de la tecnología de doble anillo y microanillo, han desarrollado una arquitectura de microanillo en cascada ajustable de una sola etapa que mantiene niveles de intensidad constantes, conocida como ICSSA-CM.
Esta arquitectura cuenta con una capacidad de reconfiguración impresionante, lo que elimina la necesidad de dispositivos de radiofrecuencia adicionales y simplifica la composición general del sistema, lo que facilita la construcción de diversas funciones de filtrado.
Para evaluar el dispositivo, los científicos utilizaron sondas de alta frecuencia para introducir una señal de radiofrecuencia en el chip y capturaron la señal resultante mediante un fotodetector de alta velocidad. Para imitar la producción de señales de transmisión inalámbrica de alta velocidad de 2 Gb/s, utilizaron un generador de forma de onda arbitraria, antenas direccionales y un osciloscopio de alta velocidad para capturar la señal procesada. Los investigadores demostraron la eficacia del filtro al comparar los resultados con y sin el filtro.
Los autores del estudio compararon los resultados obtenidos con y sin el filtro para evaluar la eficacia del nuevo dispositivo. En general, los hallazgos indican que la estructura fotónica simplificada ofrece resultados similares a los filtros fotónicos de microondas integrados programables anteriores que comprenden múltiples unidades repetitivas, pero con menor pérdida y complejidad del sistema. Esto mejora su durabilidad, eficiencia energética y comodidad de fabricación en comparación con los dispositivos anteriores.
El próximo objetivo del equipo es aumentar la eficiencia del modulador y optimizar la arquitectura del filtro, lo que da como resultado un alto rango dinámico, bajo ruido y una integración perfecta en los niveles de dispositivo y sistema.
Conexiones a Internet más rápidas y confiables podrían mejorar la productividad y facilitar el trabajo remoto, mientras que un menor consumo de energía podría ayudar a reducir las emisiones de carbono y combatir el cambio climático. Además, los avances en la tecnología de comunicación inalámbrica podrían allanar el camino para nuevas innovaciones en tecnología de movilidad y hogar inteligente, lo que permite experiencias más eficientes y personalizadas.
En general, este nuevo chip de filtro de microondas representa un gran paso adelante en el desarrollo de la tecnología de comunicación inalámbrica y tiene el potencial de mejorar significativamente la calidad de vida de las personas en todo el mundo.
