Más allá del 5G: el nuevo modulador óptico puede funcionar a 10 veces la velocidad de los dispositivos actuales

Investigadores de la Universidad de Kyushu han desarrollado con éxito un modulador óptico de velocidad ultraalta que puede funcionar a más de 10 veces la velocidad de los dispositivos actuales. Este modulador se fabricó gracias a un nuevo método desarrollado por el equipo que les permitió hacer crecer películas delgadas de cristales ferroeléctricos sobre sustratos de silicio.

La tecnología de comunicación óptica es la base de nuestra Internet moderna. Miles de kilómetros de cables de fibra óptica se tienden en todo el mundo, proporcionando los datos necesarios para nuestra era digital moderna. La transferencia de esos datos se realiza mediante luz, de ahí la necesidad de material de fibra óptica que pueda contener dicha luz entre distancias importantes.

«El tráfico de fibra óptica aumenta rápidamente año tras año, y también crece la necesidad de dispositivos y sistemas capaces de realizar una transmisión más rápida. Los dispositivos llamados moduladores ópticos son fundamentales para este futuro», explica el profesor Shiyoshi Yokoyama del Instituto de Química e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Kyushu. quien dirigió el estudio publicado en Materiales de comunicación.

«Los moduladores ópticos son dispositivos que ayudan a generar señales de alta velocidad a partir de fibras ópticas. Pueden convertir o cambiar cosas como la intensidad, fase o frecuencia de la luz mediante señales eléctricas».

Uno de los mayores obstáculos para lograr una transmisión de datos óptica de ultra alta velocidad es encontrar los materiales adecuados capaces de proporcionar dichas velocidades. Hoy en día, los moduladores ópticos se construyen a partir de semiconductores, cristales inorgánicos e incluso polímeros. Yokoyama y su equipo se centraron en un tipo de material llamado cristales ferroeléctricos, un material que exhibe polarización eléctrica espontánea.

«Estos materiales tienen altos efectos electroópticos y son los principales candidatos para ser moduladores ópticos. Sin embargo, ha sido difícil formar con ellos las películas delgadas necesarias para su uso en dispositivos ópticos», continúa Yokoyama. «Afortunadamente, nuestro equipo pudo desarrollar un método que ayuda a hacer crecer cristales ferroeléctricos en películas delgadas de silicio».

El material, que el equipo llama PLZT, se desarrolló en un modulador óptico de 2,5 mm de longitud. Después de las pruebas, descubrieron que su nuevo modulador ferroeléctrico exhibía una modulación de hasta 170 Gbps (funcionando 10 veces más que los dispositivos existentes) y una velocidad de transmisión de más de 300 Gbps utilizando una modulación de pulso de cuatro niveles.

El equipo espera que su investigación pueda utilizarse en futuras tecnologías de transmisión de redes ópticas, así como para respaldar futuras tecnologías 6G y computadoras cuánticas ópticas.

«La demanda de mayores velocidades de datos en las comunicaciones de fibra óptica seguirá creciendo, y los centros de datos requerirán transmisiones y procesamiento de señales de mayor densidad. Espero que nuestro nuevo modulador óptico contribuya a esta industria en continua expansión», concluye Yokoyama.