p Pesquisadores da ETH Zurich desenvolveram um modulador com o qual os dados transmitidos por ondas milimétricas podem ser convertidos diretamente em pulsos de luz para fibras ópticas. Isso poderia tornar a cobertura da "última milha" até a tomada de Internet em casa consideravelmente mais rápida e barata. p As altas frequências de oscilação das ondas de luz os tornam ideais para a transmissão rápida de dados. Eles podem ser enviados por meio de fibras ópticas e transportar facilmente centenas de bilhões de bits (Gigabits) por segundo. A "última milha" de um cabo de fibra ótica central até a tomada de Internet em casa, Contudo, é o mais difícil e caro. Algumas alternativas, por exemplo, telefonia móvel 4 / 5G, são mais baratos, mas eles não podem fornecer a todos os usuários simultaneamente as taxas de transmissão extremamente altas exigidas pelos aplicativos que hoje consomem muitos dados, como streaming de TV.

p Jürg Leuthold, professor do Instituto de Campos Eletromagnéticos da ETH Zurique, e seus colaboradores agora, com o apoio de colegas da Universidade de Washington em Seattle, desenvolveu um novo modulador de luz que possibilitará no futuro cobrir a última milha com eficiência e baixo custo com microondas de alta frequência - as chamadas ondas milimétricas - e, portanto, altas taxas de transmissão de dados.

p Modulador de luz sem eletrônica

p Para transferir dados codificados em fibras ópticas por meio de uma variação na intensidade da luz em ondas milimétricas, são necessários componentes eletrônicos muito rápidos - e, portanto, caros. Na direcção oposta, ondas milimétricas primeiro devem ser recebidas por uma antena, em seguida, amplificado e mixado para a banda base e, finalmente, injetado em um modulador de luz, que traduz os dados contidos nas ondas de rádio em pulsos de luz.

p Leuthold e seus colegas agora conseguiram construir um modulador de luz que funciona inteiramente sem baterias e eletrônicos. "Isso torna nosso modulador completamente independente de fontes de alimentação externas e, além disso, extremamente pequeno para que possa, em princípio, ser montado em qualquer poste de luz. De lá, ele pode então receber dados por meio de sinais de microondas de casas individuais e alimentá-los diretamente na fibra óptica central ", explica Yannick Salamin, um Ph.D. aluno que fez contribuições cruciais para o desenvolvimento do novo modulador.

p Modulação por meio de plasmons

p O modulador construído pelos pesquisadores da ETH consiste em um chip de menos de um milímetro que também contém a antena de micro-ondas. Essa antena recebe as ondas milimétricas e as converte em voltagem elétrica. A voltagem atua então em um slot fino no centro do chip - o verdadeiro coração do modulador. Lá, uma fenda estreita, apenas alguns micrômetros de comprimento e menos de cem nanômetros de largura, é preenchido com um material que é particularmente sensível a campos elétricos. O feixe de luz da fibra é alimentado nessa fenda. Dentro da fenda, Contudo, a luz se propaga - diferentemente do cabo de fibra óptica ou do ar - não mais como uma onda eletromagnética, mas como um chamado plasmon. Plasmons são criaturas híbridas feitas de campos eletromagnéticos e oscilações de carga elétrica na superfície de um metal. Devido a esta propriedade, eles podem ser confinados com muito mais força do que as ondas de luz.

p O material eletricamente sensível ("não linear") dentro da fenda garante que mesmo o menor campo elétrico criado pela antena influenciará fortemente a propagação dos plasmons. Essa influência na fase oscilatória das ondas é conservada quando os plasmons são convertidos de volta em ondas de luz no final da fenda. Desta maneira, os bits de dados contidos nas ondas milimétricas são transferidos diretamente para as ondas de luz - sem desviar pela eletrônica, e sem qualquer alimentação externa. Em um experimento de laboratório com sinais de microondas a 60 Gigahertz, os pesquisadores foram capazes de demonstrar taxas de transmissão de dados de até 10 Gigabits por segundo em uma distância de cinco metros, e 20 Gigabits por segundo em um metro.

p Barato e versátil

p Além do tamanho minúsculo e do consumo insignificante de energia, o novo modulador tem uma série de vantagens adicionais. "A transferência direta de ondas milimétricas para ondas de luz torna nosso modulador particularmente versátil no que diz respeito à frequência e formato exato de codificação de dados", Leuthold enfatiza. Na verdade, o modulador já é compatível tanto com a nova tecnologia 5G quanto com os padrões futuros da indústria baseados em frequências de ondas milimétricas e terahertz de 300 Gigahertz e taxas de transmissão de dados de até 100 Gigabits por segundo. Além disso, pode ser produzido usando tecnologia de silício convencional, e, portanto, a um custo comparativamente baixo.

p Finalmente, O Leuthold pode tranquilizar os usuários que podem estar preocupados com a radiação eletromagnética envolvida. Diferentemente das ondas de rádio ou microondas de um modem WiFi, que se propagam uniformemente em todas as direções, ondas milimétricas podem ser fortemente focalizadas para transmissão para o exterior e apenas se propagam entre a antena do telhado e um poste de luz dentro de um feixe de vinte centímetros de diâmetro. Isso reduz fortemente a potência necessária para a transmissão em comparação com outras tecnologias sem fio. Ele também elimina os problemas típicos de modems WiFi, cujos sinais podem interferir uns nos outros.