Fotónica: Tecnología del Futuro Ing. Néstor Hernández.

Fotónica: “Tecnología del Futuro”

Ing. Néstor Hernández

La velocidad de las computadoras están ejerciendo una gran presión sobre la circuitería electrónica que esta alcanzando su limite de miniaturización

Se esta llegando a los limites de miniaturización de los circuitos electrónicos

ORIGEN DE LA FOTONICA

El crecimiento acelerado de la Red Internet , 15% por mes, demanda mayores velocidades y mayores anchos de banda que los circuitos electrónicos pueden proveer.


El limite de la conmutación electrónica se estima en 50 giga bits por segundo


Se necesitan velocidades de Terabits por segundo para acomodar el rápido crecimiento de la Red Internet y su demanda de ancho de banda.


La escala mayor de integración ( VLSI ) revolucionó el siglo XX y la dimensiones menores alcanzan alrededor de los 0,08 ; sin embargo Internet requeriría mayor escala de integración.

Actualmente es posible ubicar mas de 300 millones de transistores en un chip de silicio.


Las tecnologías basadas en el multiplexage por división de tiempo ( TDM ) usada en la mayor cantidad de redes por fibra óptica se hace muy costosa para alcanzar el crecimiento de trafico demandado.


Redes Ópticas Sincronizadas ( SONET )y la Jerarquía Digital Sincronizada ( SDH) operan a 40 giga Bits por segundo en su mayor capacidad, tienen limitaciones en las fuentes de rayos laser


Se espera que en el siglo XXI aumente explosivamente el comercio electrónico o negocios virtuales con 3 características:

1- Industria y comercio con mas eficiencia (en costos y tiempo).

2- el intercambio de datos con altísimas velocidades.

3- Nacimiento y proliferación de empresas virtuales.


Se necesitan nuevas tecnologías en la industria para satisfacer la Ley de Moore

- El numero de transistores en un chip de computadora se dobla cada 18 meses de acuerdo al progreso en telecomunicaciones

- La velocidad aumenta al doble.


1.1 E 9 mensajes de E-mail se enviaron aproximadamente el año pasado de 18500 bytes en promedio cada uno.

Esto significo un flujo de 20 350 TeraBytes.

Esto crece en un 300% por año.

Estimación:


Conclusión:

La tecnología electrónica esta llegando al limite de su utilización.

Se necesita una nueva tecnología


Enlace Óptico Típico actual de tecnología

OPTOELECTRONICA

- El enlace por fibra óptica permite mas ancho de banda que el de cable coaxial

-Se tiene siempre el procesamiento electrónico de la señal:

- al procesar la señal de información en el transmisor

- al crear la señal óptica

- al regenerar la señal en el repetidor

-al procesar la señal en el receptor

ESTA ES UNA TECNOLOGIA OPTOELECTRONICA

LA VELOCIDAD DE TRANSMISION Y EL ANCHO DE BANDA ESTAN LIMITADOS POR LA ELECTRONICA DEL ENLACE

La nueva tecnología es la“ Fotónica”

Control de flujo de fotones en el vacío y en medios de materiales

Es posible debido a 4 hechos:

1- Desarrollo del Láser y la óptica no lineal.

2- Desarrollo de dispositivos semiconductores fotónicos:

LED diodo láser, fotodiodos, PIN, APD, células fotovoltaicas, cristales líquidos.

3- Fibra óptica con bajas perdidas y distorsión.

4- Desarrollo de circuitos fotónicos para:

conmutación, modulación, computo y memoria

Fotónica

Mantiene la información en el dominio óptico

La luz es a la fotónica como los electrones son para a la electrónica

Provee sistemas mas eficientes, sin interferencias, de menor costo, mas livianos y compactos

Los componentes ópticos no necesitarían tener aislantes como los electrónicos pues no experimentan diafonía.

Diferente longitud de onda pueden viajar en una sola fibra

Fotónica

Fotónica

¿Por qué usar Enlaces Ópticos?

Ventajas sobre Interconexiones Eléctricas:

1- Inmune a la interferencia electromagnética.

2- Libre de Cortos Circuitos.

3- Perdidas bajas de trasmisión y gran ancho de banda

4- Capacidad de Multiplexage.

5- No hay diafonías entre fibras adyacentes

La tecnología de DWDM (Multiplexage por división de longitud de onda ).

Permite utilizar hasta 320 múltiples longitudes de onda en una sola fibra.

MULTIPLEXAJE EN SISTEMAS CON FIBRA OPTICA

Soporte de la Fotónica.


MULTIPLEXAJE POR LONGITUD DE ONDA

Diodo Láser

Soporte de la Fotónica.Componentes


Se pretende que tengan el menor ancho de espectro posible

Diodo LáserFuente: Jin-U Kang y Jacob B. Khurgin

Se persigue la mayor potencia óptica.

Diodo Láser

AMPLIFICADOR OPTICO

Amplificador de fibra dopada con erbio: EDFA

Es componente clave en los sistemas fotónicos

TRANSISTOR OPTICO

http://www.rmrc.org/photonics/ink1.htm

Compuertas Lógicas Ópticas

http://www.rmrc.org/photonics/animat01.htm

Futuros Arreglos de Nano Antenas

Esta estructura compleja, que reúne hilos y anillos metálicos de unos pocos milímetros de diámetro, absorbe todas las microondas salvo para una estrecha banda de longitudes de onda para la cual la radiación se propaga, pero con unas características invertidas respecto a los medios ordinarios.

Solitón

Es un pulso único luminoso capaz de viajar grandes distancias por la fibra con mínima degradación de su forma

El Solitón y DWDM son los 2 métodos corrientes para aumentar la cantidad de datos que viajan por la fibra

CONSTRUCCION DE PANTALLAS PLANAS

APLICACIONES Y FUTURO

COMPUTADORES OPTICOS

Permitirá mayor velocidad de procesamiento y transmisión Más de 100 TeraBits por segundo.

Procesamientos en paralelo más baratos y más fáciles. Más de 10 E17 operaciones por segundo.

Avances en nuevos materiales:

http://science.nasa.gov/headlines/images/nanosecond/thepaper.PDF

Avances y Nuevos Materiales.

Medicina

Esquema de un Fibrascopio que usa Fibras Ópticas

Forma en que un Fibrascopio elimina un bloqueo en una arteria coronaria

Medicina

http://www.photonics.com/fiber/index.asp

Microscopía

http://www.photonics.com/fiber/index.asp

HOLOGRAFIA

Monitores Holográficos

EL SIGLO XX FUE EL SIGLO DE LA ELECTRONICA...

EL SIGLO XXI SERA EL SIGLO DE LA FOTONICA

MUCHAS GRACIAS

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