Eletrônica

Fibras ópticas ganham poder de processamento

Fibras ópticas com componentes eletrônicos integrados
Os pulsos de luz (esferas brancas) viajando ao longo da fibra óptica podem ser convertidos em sinais elétricos (onda quadrada) dentro da própria fibra, por uma junção semicondutora.[Imagem: John Badding Lab/Penn State University]

Fibra óptica inteligente

Uma equipe de físicos, químicos e engenheiros conseguiu pela primeira vez inserir em uma fibra óptica materiais semicondutores que dão à fibra funções eletrônicas integradas de alta velocidade.

A aplicação mais imediata da tecnologia é o desenvolvimento de uma forma direta de troca de informações entre as fibras ópticas e os equipamentos eletrônicos que enviam e recebem essas informações.

As fibras ópticas são componentes estritamente passivos, responsáveis por transportar a luz na qual as informações estão codificadas. A parte "inteligente" do mecanismo é feita por componentes eletrônicos no interior dos microprocessadores, que trabalham com sinais elétricos.

Isto exige um grande aparato de equipamentos capazes de fazer a conversão eletro-óptica na ponta que transmite, e opto-elétrica na ponta que recebe os dados.

A incorporação dos cristais semicondutores cristalinos no interior vítreo da fibra óptica permite que os pesquisadores se aproximem da situação ideal na qual, em vez de acoplar a fibra óptica a um chip, a própria "fibra óptica inteligente" desempenharia funções eletrônicas.

Rede óptica só de fibras

Os pesquisadores das universidades da Pensilvânia (EUA) e Southampton (Reino Unido) afirmam que isso elimina também problemas bem mais prosaicos no acoplamento opto-elétrico: o fato de que a fibra óptica é cilíndrica, enquanto os chips são planares e muito finos.

Usando técnicas químicas de alta pressão, o grupo desenvolveu uma forma de depositar os materiais semicondutores, camada por camada, diretamente no interior de minúsculos buracos no material vítreo da fibra óptica.

Isto cria os transistores necessários para fazer o processamento eletrônico ativo.

Fibras ópticas com componentes eletrônicos integrados
Passo a passo do processo de fabricação do transístor no interior de furos feitos no material cristalino da fibra óptica. [Imagem: He et al./Nature Photonics]

Como não é necessário construir o chip inteiro dentro da fibra óptica - basta construir alguns poucos transistores necessários para a conversão dos sinais ópticos em sinais elétricos - o processo não exige os grandes equipamentos e as salas limpas necessárias à fabricação dos processadores.

Para Pier Sazio, um dos membros da equipe, um dos objetivos a ser atingido pelo trabalho da equipe é a construção de redes ópticas de transmissão de dados usando unicamente fibras: "Se o sinal nunca deixar a fibra, então a rede será mais rápida, mais barata e mais eficiente."

Aplicações

Mas a tecnologia tem outras aplicações além da transmissão de dados.

"Por exemplo, nosso trabalho representa uma abordagem diferente para fabricar junções semicondutoras, que nós estamos tentando usar como células solares," disse o Dr. John Badding, que apresentou os primeiros resultados na área há cerca de um ano, quando materiais semicondutores foram incorporados em uma fibra óptica.

Outras aplicações incluem novas formas de geração e aplicação dos raios laser e sensores menores e mais precisos.

Bibliografia:

Integration of gigahertz-bandwidth semiconductor devices inside microstructured optical fibres
Rongrui He, Pier J. A. Sazio, Anna C. Peacock, Noel Healy, Justin R. Sparks, Mahesh Krishnamurthi, Venkatraman Gopalan, John V. Badding
Nature Photonics
05 February 2012
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphoton.2011.352




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