I ricercatori dell’Università di Stanford hanno ideato un innovativo amplificatore ottico delle dimensioni di un polpastrello. Questo minuscolo dispositivo potrebbe cambiare le comunicazioni dati advert alta velocità riducendo significativamente il consumo di energia. Gli amplificatori tradizionali tendono advert essere grandi e a consumare molta energia, ma questo nuovo chip è diverso. È dotato di un risonatore “a forma di pista” che ricicla la luce, aumentando la potenza del segnale di 100 volte utilizzando molta meno elettricità. Secondo il rapporto di Università di Stanford, questo progresso apre le porte alla fotonica avanzata per entrare in gadget portatili alimentati a batteria come smartphone e sensori remoti. Riducendo la tecnologia necessaria per i segnali di qualità della fibra ottica, i ricercatori sono riusciti a collegare massicci sistemi di telecomunicazioni con dispositivi elettronici di consumo più piccoli; ciò promette una connettività globale più rapida ed efficiente in futuro.
Come un chip delle dimensioni di un dito fornisce un aumento del segnale di 100 volte con un consumo energetico ridotto
La principale innovazione di questo chip è la sua capacità di aumentare i segnali luminosi di 100 volte, il tutto utilizzando solo poche centinaia di milliwatt di potenza, come notato dalla Stanford College. In passato, gli amplificatori ottici richiedevano molta energia e spazio, il che li limitava a grandi knowledge middle o cavi sottomarini. Tuttavia, questo nuovo dispositivo cambia il gioco. Costruito su un sottile strato di niobato di litio, utilizza una cosiddetta architettura “risonante”. Ecco cosa succede: la luce viaggia migliaia di volte attorno a una minuscola traccia sul chip. Questo processo aumenta l’intensità attraverso l’emissione stimolata, simile a come funzionano i laser, ma è incredibilmente efficiente dal punto di vista energetico per i segnali di comunicazione.
Il materiale chiave per i chip ottici di nuova generazione
I ricercatori hanno lavorato con il niobato di litio, un materiale popolare nel mondo dell’ottica perché può cambiare il percorso della luce quando viene applicata l’elettricità. Il workforce di Stanford ha sviluppato un nuovo metodo chiamato movie sottile su isolante; questo metodo ha permesso loro di intrappolare la luce in modo più efficace che mai. Grazie a questo stretto confinamento della luce, sono riusciti a mantenere l’amplificatore efficace, anche quando period ridotto alle dimensioni di un polpastrello. Ridurre le dimensioni dell’amplificatore è essenziale per adattare questi chip alle normali schede madri dei laptop e ai dispositivi mobili.
Il ruolo dei chip a basso consumo nello sviluppo Reti 6G
Il chip non aumenta solo la velocità di Web; richiede inoltre pochissima energia, il che è un grosso problema per gli obiettivi “Inexperienced ICT” del Dipartimento dell’Energia. Ridurre il calore prodotto durante la trasmissione dei dati è fondamentale per le future reti 6G e i sensori nelle auto a guida autonoma come LiDAR. Poiché il chip può funzionare con le batterie, potrebbe consentire ai droni o ai satelliti di inviare molti dati senza aggiungere molto peso o consumare molta energia. Ciò aiuterebbe i progetti governativi nell’esplorazione spaziale e nel monitoraggio dell’ambiente da lontano.
Come i risonatori in loop aumentano la durata dell’interazione della luce
Il workforce di Stanford ha ideato un nuovo design che affronta il problema comune della “saturazione del guadagno” nei piccoli amplificatori. Hanno impiegato un risonatore a circuito, che aumenta abilmente la “lunghezza di interazione” della luce senza ingrandire il chip. Invece di passare solo una volta, la luce viaggia attraverso il mezzo di guadagno più volte. Ciò gli consente di raccogliere più fotoni da una sorgente di pompa meno potente, migliorando l’output e riducendo il solito “rumore” che spesso interferisce con i segnali nelle comunicazioni veloci.
