FOTÓNICA. INTRODUCCIÓN
La Comisión Europea, en su
misión de mejorar la competitividad de la industria europea y abordar los
desafíos sociales de los próximos años, definió seis tecnologías transversales
clave para conseguirlo. Una de ellas es la fotónica, entendida como aquella
parte de la ciencia y la ingeniería encargada del manejo de la luz (fotones) y
su utilización en cualquier aplicación. En efecto, la fotónica se ocupa del
estudio y manipulación de la luz y otras formas de radiación electromagnética,
como los rayos X, los rayos gamma y las microondas. La fotónica se centra en la
generación, transmisión, detección y manipulación de la luz, y juega un papel
fundamental en una amplia variedad de aplicaciones tecnológicas, científicas e
industriales.
La fotónica es una
disciplina multidisciplinar que combina principios de la física, la ingeniería
y la ciencia de los materiales para desarrollar tecnologías y aplicaciones que
tienen un impacto significativo en nuestra vida cotidiana y en la investigación
científica y tecnológica.
Actualmente la fotónica,
sobre todo a través de la utilización de dispositivos como los láseres, LEDs y
detectores, está presente en prácticamente todos los sectores de actividad
–incluyendo de forma preferente la industria- y habiendo supuesto en muchos de
ellos un cambio radical a favor de la eficiencia y la calidad que, de otra
manera, no hubiera sido alcanzable. Como tecnología transversal permite su
utilización incluso en sectores donde hace unos años no era contemplada y
gracias a su desarrollo y a la I+D está encontrando nuevas aplicaciones en
campos tales como la fabricación aditiva o la automoción.[i]
En realidad, la fotónica no
es inherentemente analógica ni digital, sino que puede utilizarse para
implementar sistemas tanto analógicos como digitales. Puede utilizarse para
transmitir información de manera analógica o digital, según la aplicación y la
forma en que se configuren los sistemas ópticos.
A continuación, se realizan
algunas consideraciones sobre el carácter analógico y digital de la fotónica:
Transmisión Analógica: en
aplicaciones de transmisión de señales analógicas, como comunicaciones de fibra
óptica para transmitir voz, video o datos en tiempo real, la fotónica se utiliza
para transportar
señales analógicas a través de fibras ópticas. En este caso, la información se
representa de manera continua y varía con el tiempo, como una señal de voz o
una señal de video.
Transmisión Digital: en
aplicaciones digitales, como las comunicaciones de datos en redes de fibra
óptica, la información se codifica en forma de señales digitales binarias (0 y
1). Los sistemas fotónicos digitales utilizan técnicas de modulación y
demodulación para transmitir datos digitales.
Procesamiento Analógico y
Digital: los sistemas fotónicos también se utilizan en el procesamiento tanto
analógico como digital. Por ejemplo, se pueden implementar procesadores
fotónicos analógicos para aplicaciones como el procesamiento de señales en
tiempo real, y procesadores fotónicos digitales para aplicaciones que requieren
el procesamiento de datos digitales, como el filtrado digital y la
multiplicación de números binarios.
Sensores Fotónicos
Analógicos y Digitales: los sensores fotónicos pueden medir magnitudes analógicas,
como la intensidad de la luz, o digitales, como patrones de luz y patrones de
haces láser para aplicaciones de reconocimiento de patrones.
En resumen, la fotónica es
una tecnología versátil que se adapta a una variedad de aplicaciones tanto
analógicas como digitales. La elección entre una aplicación analógica o digital
dependerá de los requisitos específicos de la aplicación y de cómo se
configuren los sistemas ópticos y fotónicos para cumplir con esos requisitos.
La fotónica es una
disciplina de la óptica que apareció en los años 60 del siglo pasado, junto con
la invención de los láseres. La fotónica tiene los mismos objetivos que la
electrónica, pero utiliza fotones (los cuantos de luz) en vez de electrones. La
mayor ventaja de usar fotones es la ausencia de interacciones entre ellos. Como
resultado de ello, si las condiciones son las idóneas, los fotones pueden
afrontar mejor que los electrones el problema de la transmisión de datos.[ii]
A diferencia de la electrónica donde el
dispositivo principal es el transistor, no existe un dispositivo dominante
único. Como se verá, la gama de dispositivos requeridos en un chip de baja
pérdida de interconexión incluye guías de ondas, divisores de potencia,
amplificadores ópticos, moduladores ópticos, filtros, láseres y detectores.
Estos dispositivos requieren una variedad de materiales y técnicas de
fabricación diferentes, lo que dificulta la realización de todos ellos en un
solo chip[iii].
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