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NotaPublicado: Mar Sep 27, 2011 3:28 pm 
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La fotónica será la próxima revolución tecnológica
El fotón unificará las telecomunicaciones, la informática y el multimedia en 2030

De la misma forma que el microprocesador revolucionó la electrónica a partir de 1971, la transmisión de información fundada en la óptica está a punto de convertirse en el motor de la próxima ola de innovaciones. La óptica y el fotón, después de haber conquistado las telecomunicaciones, van a invadir progresivamente nuestros ordenadores y a duplicar sus posibilidades. Memoria holográfica, detectores ópticos de seísmos y lentillas ultraplanas asentadas sobre una gota de agua, son las primeras aplicaciones. Por René Trégouët.
Con la espintrónica, la fotónica constituye uno de los próximos saltos tecnológicos que aportará una ruptura mayor tanto para el sector de las telecomunicaciones como el de la informática.

De la misma forma que el microprocesador revolucionó la electrónica a partir de 1971, la transmisión de información fundada en la óptica está a punto de convertirse en el motor de la próxima ola de innovaciones. La fotónica (generación y transmisión de la luz) tiene aplicaciones en casi todos los sectores industriales: tecnologías de la imagen, tecnologías de la información, el sector industrial y la salud.

En materia informática, los investigadores de Intel han anunciado el desarrollo de un modulador óptico a base de silicio, operando a una frecuencia de 1GHz, 50 veces más elevada que los precedentes récords.

Ya es posible imaginar por tanto la aplicación de la Ley de Moore (indica que los procesadores deben duplicar su capacidad cada 18 meses) a los moduladores ópticos, es decir, de aumentar su potencia, miniaturizar su tamaño y el consumo eléctrico, de reducir su costo y de esta forma de integrar a la fibra óptica a todos los niveles de la cadena digital, desde el núcleo de un ordenador hasta las comunicaciones a larga distancia.

Desembarco en los ordenadores

La óptica y el fotón, después de haber conquistado las telecomunicaciones, van a invadir progresivamente nuestros ordenadores y a duplicar sus posibilidades. La sustitución del electrón por el fotón en nuestros ordenadores representa todavía un gigantesco desafío tecnológico, ya que hay que concebir y realizar nuevos tipos de transistores, componentes de memoria y circuitos capaces de utilizar en toda su potencia esta fascinante partícula elemental, constituyente básico de la luz, que se comporta tanto como una partícula “puntual”, como una onda difusa.

Entre las propiedades sorprendentes del fotón, algunas podrían resultar muy útiles en informática, como por ejemplo el hecho de que muchos haces de fotones pueden cruzarse sin interferirse entre sí.

Más recientemente, una nueva etapa importante en el dominio de la fotónica ha sido franqueda por investigadores franceses. Bombardeando proteínas de pollo con un rayo láser, científicos de Estrasburgo pueden haber puesto a punto el disco duro del futuro: la “memoria holográfica”, que podrá almacenar el equivalente a 27 DVD en un fino soporte del tamaño de un CD.

Bautizada hipermemoria difractiva, esta técnica recurre a las proteínas animales que almacenan datos y que se deforman bajo el efecto de un rayo láser, modulado a su vez en función de los datos a registrar, explica Patrick Meyrueis, director del laboratorio de fotónica de la Universidad Louis Pasteur de Estrasburgo.

Deformadas de esta manera, las moléculas de las aves, una vez depositadas sobre un soporte de vidrio o de plástico, forman una imagen holográfica que puede ser leída con la ayuda de un láser. Estos datos son inscritos gracias a la luz y almacenados en una imagen holográfica que contiene 128 gigas.

Por el momento, este tipo de memoria holográfica no es regrababale, pero los investigadores estudian los efectos de la luz sobre otras proteínas, particularmente las contenidas en las algas, para disponer de una memoria holográfica regrabable a voluntad. Así conseguirían discos duros de gran capacidad accesibles a una enorme velocidad.

El procedimiento, del que el fabricante japonés de electrónica Pioneer ha adquirido ya la patente, no es sino una entre otras de las posibles aplicaciones de la fotónica, la ciencia que estudia las potencialidades tecnológicas de la luz.

Micrófonos y sismógrafos ópticos

En los laboratorios de Estrasburgo, los investigadores trabajan también con un micrófono óptico ultrasensible, que funciona gracias a las interferencias provocadas por el sonido sobre la propagación de la luz en las fibras ópticas.

Usando el mismo principio, estos investigadores han puesto también a punto un sismógrafo fotónico capaz de detectar ínfimos movimientos telúricos estudiando su impacto sobre la propagación de un rayo de luz.

Otros investigadores en fotónica, particularmente en París, han puesto a punto lentillas extra planas “líquidas”, constituidas de una gota de agua depositada en aceite entre dos láminas de cristal.

Sometida a un impulso eléctrico, la gota de agua es capaz de identificar a un objeto colocado delante de ella, abriendo así el camino a la incorporación de lentillas autofocales extraplanas en las cámaras fotográficas digitalizadas y miniaturizadas de los teléfonos móviles.

“La fotónica será a la ciencia del siglo XXI lo que la electrónica representó para el siglo pasado”, asegura el profesor Meyrueis. En medicina, astronáutica, informática o las tecnologías del sonido y la imagen, sus aplicaciones son inmensas.

Pero, como con la espintrónica, las aplicaciones de la fotónica en nuestra vida cotidiana estarán estrechamente vinculadas a los esfuerzos financieros que se destinen en materia de investigación teórica y fundamental.

Debemos a nivel europeo dotarnos de los medios de permanecer en esta carrera tecnológica capital, que hará del fotón el gran vector unificador de las telecomunicaciones, la informática y el multimedia en 2030.

René TRÉGOUËT es el Presidente de la Comisión de Prospectiva del Senado de Francia. Artículo publicado originalmente en la revista @RT Flash. Se reproduce con autorización. Traducción del francés: Eduardo Martínez.

Fuente

Prueban con éxito el primer impulsor láser fotónico

Desde los tiempos de Einstein, los científicos han soñado con cohetes movidos por láser lumínicos atravesando el espacio a velocidades que se aproximaran a la velocidad de la luz. Esta visión se acercó un poquito más a la realidad el pasado 21 de diciembre de 2006, cuando el Dr. Young Bae del Instituto Bae, mostró al mundo de forma exitosa el primer impulsor láser fotónico (PLT). Desde entonces, a través de experimentos repetidos, los resultados se han visto confirmados.


El Dr. Franklin Mead, Ingeniero Aerospacial veterano, y científico líder en el campo de propulsión avanzada y láser para cohetes en el Laboratorio de Investigación de las Fuerzas Aéreas (AFRL) constató: “Asistí a la presentación del PLT realizada por el doctor Bae aquí mismo en la AFRL, en la que se midió el impulso de los fotones. Es una materia increíble y hasta donde mis conocimientos alcanzan, creo que nadie había logrado esto con anterioridad. Ha generado mucho interés a su alrededor”.

Las partículas fotónicas habían sido consideradas ineficientes para producir un impulso a consecuencia de su ausencia de masa y carga eléctrica. El sistema PLT venció la ineficiencia inherente a los fotones hacíendolos rebotar muchas veces entre dos espejos. Usando un láser fotónico y un sofisticado sistema de amplificación de haces de fotones, el Dr. Bae demostró que la energía fotónica podría generar un empuje amplificado entre dos sondas espaciales haciendo rebotar los fotones miles de veces entre ambas.

El PLT (cuya patente aún está en trámite) se construyó con componentes estándar en el laboratorio que el Instituto Bae posee en el sur de California. Con un factor de amplificación de 3.000, el impulso fotónico generado por la cabeza del láser (con el tamaño de un huevo) en el prototipo del PLT es equivalente al impulso que en la actualidad se puede generar solo con lásers industriales más pesados y mucho más grandes, como los empleados en la industria bélica.

Aunque el PLT puede emplearse en un amplio rango de aplicaciones espaciales, incluyendo la aceleración de naves espaciales a velocidades cercanas a la de la luz, el doctor Bae tiene objetivos más inmediatos. Planea incluir el PLT en unas “ataduras” para formación de vuelo fotónica (PTFF), otra de sus ideas pendientes de patente para controlar naves espaciales que vuelen en formación con una precisión nanométrica. La integración del PLT y de las “ataduras” espaciales PTFF, permitirán la creación de grandes telescopios y de aperturas sintéticas espaciales para aplicaciones de control de alta resolución, tanto en la Tierra como en el espacio. El PTFF promete alcanzar una precisión 100.000 veces mayor que la existente en la actualidad para misiones espaciales de vuelo en formación; por ejemplo la Proba-3, planificada en la actualidad por la ESA.

Como resultado de la exitosa demostración del PLT, los requerimientos en materia de impulsores exigidos por un buen número de configuraciones de vuelo espacial en formación de la NASA, tales como SPECS y MAXIM, quedan al alcance de la mano y dentro de los presupuestos actuales dedicados al espacio. El PLT no necesita otros propelentes, lo cual da como resultado un ahorro en masa y energía, y una extensión del periodo de duración de las misiones de las naves espaciales, y un entorno libre de contaminantes para operaciones realizadas con sensores de alta sensibilidad.

Aunque se construyó con unas restricciones económicas muy acusadas, el máximo impulso fotónico alcanzado durante la demostración fue de 35 uN, que en lo energético está bastante cerca de, o bastaría para aportar el empuje necesario a muchas misiones espaciales que en la actualidad se encuentran en fase de estudio. Animado por este logro, el instituto Bae busca de forma activa nuevos fondos para poder crear un prototipo más grande y enviarlo al espacio para someter a prueba el sistema PLT. “Además de la ventaja para el vuelo convencional en formación, las arquitecturas espaciales fraccionadas peden beneficiarse tremendamente de la versatilidad y flexibilidad para controles ajustados que aporta el sistema PLT”, según comenta el doctor Bae.

El proyecto PLT recibe en la actualidad fondos de una garantía en fase II del Instituto para Conceptos Avanzados de la NASA, que financia solo las ideas más prestigiosas y revolucionarias para la próxima generación de misiones espaciales de la NASA.

Traducido de First Photonic Laser Thruster Successfully Demonstrated

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