Punto de Luz, Un Avance En La Transferencia De Datos

Así como la tecnología avanza, también tiende a disminuir su tamaño en la aplicación. Desde teléfonos celulares hasta las computadoras portátiles, que son impulsadas por procesadores que son cada vez más rápidos y más pequeños, lo que conlleva a que todo sea cada vez más delgado y más elegante. Y ahora se trata de que los haces de luz sean cada vez más pequeños, también.

Los ingenieros del Instituto de Tecnología de California (Caltech) han creado un dispositivo que puede enfocar la luz en un punto de sólo unos pocos nanómetros (mil millonésimas de metro) de diámetro, un logro que dicen puede dar lugar a la próxima generación de aplicaciones en la informática, las comunicaciones y en la creación de imágenes.
Debido a que la luz puede llevar una mayor cantidad de datos de forma más eficiente que las señales eléctricas que viajan a través de cables de cobre, la tecnología actual se basa cada vez más en la óptica. El mundo ya está conectado a miles de kilómetros de cables de fibra óptica que ofrecen correo electrónico, imágenes, ayudando a que los últimos vídeos lleguen de forma viral a su computadora portátil.

Como todos producimos y consumimos cada vez más datos actualmente, los ordenadores y redes de comunicación deben ser capaces de manejar avalanchas de información. Enfocar la luz en los espacios más diminutos podría ayudar a manejar más datos a través de fibras ópticas y de banda ancha. Además, al ser capaz de controlar la luz en escalas tan pequeños, los dispositivos ópticos también se puede hacer más compactos por ende, además de que se requeriría menos energía para para su manejo.

La última tecnología en transferencia de datos estaría basada en enfocar la luz a escalas tan minutas lo cual es de por sí difícil. Una vez que alcanzan un tamaño más pequeño que la longitud de onda de luz de unos pocos cientos de nanómetros en el caso de la luz visible pues llega a lo que se llama el límite de difracción, y es físicamente imposible enfocar la luz más lejos.

Pero ahora los investigadores de Caltech, co-dirigidos por el profesor asistente de ingeniería eléctrica Choo Hyuck, han construido un nueva tecnología basada en un tipo de guía de ondas, un dispositivo como un túnel que canaliza la luz evitando este limite natural. La guía de ondas, que se describe en un número reciente de la revista Nature Photonics, está hecha de dióxido de silicio amorfo, que es similar al común del vidrio y se cubre con una fina capa de oro. Con poco menos de dos micras de largo, el dispositivo es una caja rectangular que se estrecha a un punto en un extremo.

Como la luz es envíada a través de la guía de ondas, los fotones interaccionan con los electrones en la interfaz entre el oro y el dióxido de silicio. Esos electrones oscilan, y las oscilaciones se propagan a lo largo del dispositivo en forma de ondas de manera similar a cómo viajan las vibraciones de las moléculas de aire de las ondas sonoras. Debido a que las oscilaciones de electrones se acoplan directamente con la luz, llevan la misma información y propiedades y por lo tanto sirven como un indicador de la luz.

En lugar de enfocar la luz por sí sola, lo cual es imposible debido a la difracción límite el nuevo dispositivo enfoca estas oscilaciones de electrones acoplados, llamados plasmones polaritones superficiales (SPP por sus siglas en inglés). El recorrido de la luz se realiza a través de la guía de onda SPP y se concentra a medida que avanzan a través del extremo puntiagudo.

Debido a que el nuevo dispositivo se basa en un chip semiconductor con técnicas de nanofabricación estándar, dice Choo, el co-líder y co-autor, es fácil integrar con la tecnología actual

Con el nuevo dispositivo, en última instancia, la luz se puede enfocar en tres dimensiones, produciendo un punto de unos pocos nanómetros de diámetro, y con la mitad de la luz que es enviada a través de este, dice Choo. (La focalización de la luz se realiza en un punto ligeramente más grande, 14 por 80 nanómetros de tamaño, aumentando la eficiencia a 70 por ciento). La característica clave detrás de la capacidad de enfoque del dispositivo y su eficiencia, dicen, que se centra en su diseño único y su forma.

"Nuestro nuevo dispositivo está basado en la investigación fundamental, pero esperamos que sea un buen elemento para muchas aplicaciones de ingeniería potencialmente revolucionarias", dice Myung-Ki Kim, un investigador postdoctoral y el otro autor principal del artículo.

La tecnología de hoy, sin embargo, no puede enfocar un láser en un haz que es lo suficientemente estrecha como para calentar individualmente dichos pequeños imanes. En efecto, los láseres actuales sólo pueden concentrar un haz a un área de 300 nanómetros de ancho, lo cual calienta el magneto de destino, así como los adyacentes posiblemente, estropeando otros datos registrados.

Debido a que el nuevo dispositivo puede enfocar la luz hacia abajo a escalas tan pequeñas, pues puede calentar imanes más pequeños individualmente, haciendo posible que en los discos duros se puedan empaquetar más imanes y por lo tanto más memoria. Con la tecnología actual, los discos no pueden tener más de un terabyte (1.000 gigabytes) por pulgada cuadrada. Mientras que un dispositivo de focalización a nanoescala, según dice Choo, puede alcanzar los 50 terabytes por pulgada cuadrada.

Luego está la gran cantidad de aplicaciones de transferencia de datos y la comunicación, dicen los investigadores. A medida que la computación se vuelve cada vez más dependiente de la óptica, los dispositivos que concentran y transportan datos de luz en la nanoescala serán esenciales y en todas partes, dice Choo, quien es miembro del Instituto Kavli de Nanociencia Caltech. "No se sorprenda si usted ve el mismo tipo de dispositivo dentro de una computadora que algún día compre".


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