I Carnaval de la Tecnología: No hay vuelta atrás para la luz
Un ‘diodo óptico’ podría ayudar a hacer realidad los chips fotónicos comerciales.
Un sistema unidireccional para los rayos de luz podría permitir chips de computadores ópticos que superasen a sus homólogos de la electrónica estándar. El nuevo dispositivo finalmente debería mejorar la velocidad de procesados de datos y facilitar el tráfico de Internet.
Crédito: Clovis Melo
Los chips ópticos, o fotónicos, usan luz en lugar de corriente eléctrica para transportar información. Los chips ópticos de vanguardia ya transfieren datos a tasas de alrededor de 10 gigabits por segundo – más de 100 veces la velocidad de los mejores chips electrónicos, dice Liang Feng, ingeniero eléctrico en el Instituto Tecnológico de California en Pasadena.
“Ésta es la apreciable diferencia entre una búsqueda en Google que llevas hoy a cabo y que necesitas unos segundos para su carga, y una búsqueda realizada en el futuro en menos de un parpadeo”, comenta.
Durante más de una década, los ingenieros han estado trabajando para hacer comercialmente viables los chips ópticos, pero para hacerlo han necesitado llegar al equivalente óptico del diodo electrónico. Éste permite el paso de la corriente sólo en una dirección, evitando que la corriente dispersada de vuelta interfiera con otros componentes y la señal de avance.
Tales ‘diodos ópticos’ se han creado en el pasado, pero o usaban materiales que son incompatibles con el silicio, o dependían de campos magnéticos para bloquear el retorno de la luz1. “Desgraciadamente, no puedes colocar algo magnético cerca de tu ordenador, o lo estropeará “, dice Feng.
Guiando el rayo
Feng y sus colegas han creado ahora una guía de onda de silicio – una oblea con una sección transversal rectangular de 200 nanómetros de grosor y 800 nanómetros de anchura – que canaliza la luz sólo en una dirección. Las guías de onda estándar permiten que las ondas pasen a través de ella en ambas direcciones, pero el equipo de Feng se dio cuenta de que añadiendo capas extra de materiales con distintas propiedades reflectivas y refractivas, en puntos específicos a lo largo del túnel, se podía romper esta simetría.
“Se sabe desde hace tiempo que añadir capas a los lados de una guía de onda puede afectar al movimiento hacia delante y atrás, pero es complejo calcular la estructura particular que manipularía la luz justo como lo necesitamos”, dice Feng.
Usando cálculos y simulaciones por ordenador, el equipo dio con los materiales y patrones adecuados para una guía de onda que permitiría un movimiento de la luz hacia adelante que progresara simétricamente – de forma que sus picos y valles permanecieran paralelos – mientras que se interrumpía la onda hacia atrás de forma que sus picos y valles sucesivos se desviaban de la paralela. La solución implicaba añadir n número de baches sinusoidales de silicio, de 40 nanómetros de espesor, a lo largo de un lado de la guía de onda, y baches similares, hechos de una capa de germanio entre dos de cromo, en el otro lado.
El equipo monitorizó el paso de la luz a través de la guía de onda usando un microscopio óptico de barrido de campo cercano y confirmaron que un estrecho haz de luz pasaba con éxito a través de la guía de onda hacia delante, pero que se rompía la simetría de la onda cuando viajaba hacia atrás2. El siguiente gran paso es incorporar la guía de onda en un dispositivo que filtre la luz asimétrica. “Esperamos tenerlo completo pronto”, dice Feng.
Nasser Peyghambarian, científico óptico de la Universidad de Arizona en Tucson, dice que el trabajo es un “importante paso adelante para construir chips ópticos”. Pero añade que pueden pasar otros 15 años antes de que una gran variedad de componentes ópticos, incluyendo fuentes láser y amplificadores ópticos, estén listos para integrarse: “Sólo entonces se puede hablar de usar chips fotónicos en productos comerciales reales”.
Fuente Original: Ciencia Kanija - Nature News.
