Pesquisadores da Universidade de Stanford criaram uma lupa óptica inovadora do tamanho da ponta de um dedo. Este pequeno dispositivo pode revolucionar a transferência de dados em alta velocidade, reduzindo significativamente o consumo de energia. Os amplificadores tradicionais são grandes e consomem muita energia, mas este novo chip é diferente. Ele contém um ressonador em forma de pista de corrida com reciclagem de luz, que aumenta a intensidade do sinal em 100 vezes enquanto usa muito menos eletricidade. De acordo com um relatório da Universidade de Stanford, esse desenvolvimento 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 de qualidade de fibra óptica, os pesquisadores conseguiram conectar com sucesso grandes sistemas de telecomunicações a pequenos produtos eletrônicos de consumo. Isto promete fornecer comunicação internacional mais rápida e eficiente no futuro.
Como um chip do tamanho da ponta de um dedo pode fornecer amplificação de sinal 100x com consumo mínimo de energia
De acordo com a Universidade de Stanford, o principal avanço deste chip é a sua capacidade de amplificar sinais de luz em 100 vezes, ao mesmo tempo que utiliza apenas algumas centenas de miliwatts de potência. No passado, os amplificadores ópticos exigiam muita energia e espaço, o que os limitava a grandes centros de dados ou cabos submarinos. No entanto, esta nova ferramenta muda o jogo. Ele usa algo chamado arquitetura “ressonante” construída sobre uma fina camada de niobato de lítio. Então eis o que acontece: a luz viaja milhares de vezes em torno de uma pequena trilha no chip. Este processo aumenta a quantidade de emissão estimulada de como a radiação funciona, mas é notavelmente eficiente em termos energéticos para sinais de comunicação.
Um material chave para chips ópticos de próxima geração
Os pesquisadores trabalharam com niobato de lítio, um material popular no mundo da óptica porque pode alterar o caminho da luz quando a eletricidade é aplicada. A equipe de Stanford desenvolveu uma nova técnica chamada película fina sobre isolante; Esta técnica permitiu-lhes capturar a luz de forma mais eficaz do que nunca. Graças a este forte confinamento de luz, eles conseguiram manter o amplificador eficaz mesmo quando reduzido à ponta de um dedo. Para encaixar esses chips em placas-mãe de computadores padrão e dispositivos móveis, é necessário reduzir a escala do amplificador.
O papel do desenvolvimento de chips de baixo consumo Redes 6G
O chip não apenas aumenta a velocidade da Internet; Também requer muito pouca energia, o que é um grande problema para os objectivos de “TIC verdes” do Departamento de Energia. A redução do calor gerado durante a transmissão de dados é fundamental para futuras redes 6G e sensores em carros autônomos, como o LiDAR. Como o chip pode funcionar com baterias, ele poderia permitir que drones ou satélites enviassem mais dados sem adicionar muito peso ou consumir muita energia. Isto ajudará projetos governamentais em pesquisa espacial e monitoramento remoto do meio ambiente.
Como os codificadores rotativos aumentam a duração da interação da luz
A equipe de Stanford criou um novo design que resolve o problema comum de “saturação de ganho” em amplificadores pequenos. Eles empregam um ressonador em loop que aumenta sutilmente o “comprimento de interação” da luz sem aumentar o tamanho do chip. Em vez de passar apenas uma vez, a luz viaja pelo meio várias vezes. Isto permite coletar mais fótons de uma fonte de bomba menos potente, aumentando a saída e reduzindo o ‘ruído’ típico que muitas vezes interfere nos sinais em conexões rápidas.
