Pesquisadores da Universidade de Stanford criaram um amplificador óptico inovador do tamanho da ponta de um dedo. Este pequeno dispositivo poderia mudar as comunicações de dados de alta velocidade, reduzindo significativamente o consumo de energia. Os amplificadores tradicionais tendem a ser grandes e consumir muita energia, mas este novo chip é diferente. Ele possui um ressonador em formato de pista de corrida que recicla a luz, aumentando a intensidade do sinal em 100 vezes e usando muito menos eletricidade. De acordo com o relatório de Universidade de Stanford, esse avanço abre a porta para a fotônica avançada entrar em dispositivos portáteis alimentados por bateria, como smartphones e sensores remotos. Ao reduzir a tecnologia necessária para sinais com qualidade de fibra óptica, os investigadores conseguiram ligar sistemas de telecomunicações massivos a produtos electrónicos de consumo mais pequenos; isso promete conectividade international mais rápida e eficiente no futuro.
Como um chip do tamanho de um dedo oferece aumento de sinal de 100x com baixo consumo de energia
O principal avanço deste chip é sua capacidade de aumentar os sinais de luz em 100 vezes, usando apenas algumas centenas de miliwatts de energia, conforme observado pela Universidade de Stanford. No passado, os amplificadores ópticos precisavam de muita energia e espaço, o que os restringia a grandes knowledge facilities ou cabos submarinos. No entanto, este novo dispositivo muda o jogo. Construído sobre uma fina camada de niobato de lítio, ele usa algo chamado arquitetura “ressonante”. Então eis o que acontece: a luz viaja milhares de vezes em torno de uma pequena trilha no chip. Este processo aumenta a intensidade através da emissão estimulada, semelhante à forma como os lasers funcionam, mas é incrivelmente eficiente em termos energéticos para sinais de comunicação.
O materials chave para chips ópticos de próxima geração
Os pesquisadores trabalharam com niobato de lítio, um materials well-liked no mundo da óptica porque pode alterar o caminho da luz quando a eletricidade é aplicada. A equipe de Stanford desenvolveu um novo método chamado filme fino sobre isolante; este método permitiu-lhes capturar a luz de forma mais eficaz do que nunca. Graças a este forte confinamento da luz, eles conseguiram manter o amplificador eficaz, mesmo quando foi reduzido ao tamanho da ponta de um dedo. Reduzir o amplificador é essencial para encaixar esses chips em placas-mãe comuns de computadores e dispositivos móveis.
O papel dos chips de baixo consumo de energia no desenvolvimento Redes 6G
O chip não apenas aumenta a velocidade da Web; também requer muito pouca energia, o que é um grande problema para os objectivos de “TIC Verde” do Departamento de Energia. Reduzir o calor produzido durante a transmissão de dados é essential para futuras redes 6G e sensores em carros autônomos como o LiDAR. Como o chip pode funcionar com baterias, ele pode permitir que drones ou satélites enviem muitos dados sem adicionar muito peso ou consumir muita energia. Isso ajudaria em projetos governamentais de exploração espacial e monitoramento do meio ambiente à distância.
Como os ressonadores em loop aumentam o comprimento da interação da luz
A equipe de Stanford criou um novo design que aborda o problema comum de “saturação de ganho” em amplificadores pequenos. Eles empregaram um ressonador em loop, que aumenta habilmente o “comprimento de interação” da luz sem aumentar o chip. Em vez de passar apenas uma vez, a luz viaja através do meio de ganho várias vezes. Isto permite coletar mais fótons de uma fonte de bomba menos potente, melhorando a produção e reduzindo o “ruído” ordinary que muitas vezes intrude nos sinais em comunicações rápidas.
