Desarrollan un comunicador óptico interplanetario

Investigadores del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) han desarrollado un diminuto detector de luz que podría permitir comunicaciones a través de distancias interplanetarias mediante un ancho de banda super-rápido. En la actualidad, incluso es difícil recibir imágenes desde otros planetas.

“Con las técnicas existentes de radio frecuencia sin cables, puede llevar horas hacer que la útil información científica regrese a la Tierra desde Marte. Pero un enlace óptico puede hacer eso mismo miles de veces más rápido”, dijo Kart Berggren, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática (EECS).

Berggren, que también está involucrado en el Laboratorio de Investigación Electrónica (RLE), desarrolló el detector con sus colegas del RLE, el Laboratorio Lincoln y la Universidad Estatal Pedagógica de Moscú.

El Nuevo detector mejora la eficiencia de detección un 57 por ciento en una longitud de onda de 1.550 nanómetros (mil millonésimas de segundo), la misma longitud de onda empleada por la fibra óptica que transporta las señales de las emisiones hasta las oficinas y hogares hoy en día. Esa es una eficiencia casi tres veces superior a la de los detectores actuales, que es de un 20 por ciento.

El resultado será la recopilación en tiempo real de grandes cantidades de datos provenientes del espacio. El trabajo podría finalmente permitir la transmisión de video en color entre los astronautas, o los equipamientos del espacio exterior, y los científicos en la Tierra.

El detector, que usa nanocables y tecnología de superconductores, puede detectar la luz extremadamente baja o las señales lumínicas de láser en la parte infrarroja del espectro óptico; incluso un solo fotón, la más pequeña y básica unidad de luz. Esto no era posible empleando sistemas ópticos convencionales.

El detector también podría emplearse en criptografía cuántica y en el visionado biomédico, pero la mejor aplicación es la de permitir comunicaciones interplanetarias, dijo Berggren.

Debido a las vastas distancias interplanetarias, los sistemas ópticos actuales requerirían de un gran láser y un montón de energía para enviar datos a un ritmo rápido. Y esto tendría que hacerse a bordo de naves espaciales, que normalmente tienen escasez energética. De modo que existe la necesidad de crear dispositivos, como este nuevo detector, que puedan operar rápidamente y, gracias al aumento de su sensibilidad, recibir señales de lásers que no requieran de un gran consumo energético, dijo Berggren.

En el pasado, científicos del MIT y otros investigadores, ya habían fabricado detectores de un único fotón, pero estos no eran ni rápidos ni eficientes a la hora de detectar luz. Berggren y sus colegas mejoraron la eficiencia del detector añadiendo una “trampa de fotones” y una capa antireflexión que evitaba que la luz rebotase en su superficie.

La trampa de fotones es una cavidad óptica que consiste en un detector fabricado con nanocables, una oquedad de cristal cuidadosamente medida y un espejo. El nanocable se bobina firmemente como el metal en la parte de atrás de un refrigerador para ampliar su área de solapamiento con la luz láser.

Después se refrigera el cable hasta casi alcanzar el cero absoluto. Esa temperatura es el punto en el que se logra la superconducción y a la cual se pueden detectar los fotones absorbidos. Si un fotón no es absorbido la primera vez que toca el cable, rebota hacia delante y hacia atrás entre la bobina de nanocable y el espejo, de modo que tiene más oportunidades de acabar siendo absorbido. Cuantos más fotones son absorbidos, mayor es la eficiencia del detector.

Berggren y sus colegas publicaron su descubrimiento en la edición del 23 de enero de Optics Express. Sus coautores son: el investigador post-doctorado del MIT RLE Kristine Rosfjord, los estudiantes graduados del RLE/EECS Joel Yang, Vikas Anant y Eric Dauler; el miembro de la plantilla del Laboratorio Lincoln Andrew Kerman; y Boris Voronov y Gregory Gol’tsman de la Universidad Estatal Pedagógica de Moscú.

Los investigadores trabajan ahora en lograr que el detector sea aún más eficiente.

Este trabajo ha sido financiado en parte por las Fuerzas Aéreas de los EE.UU.

Fuente Original: MIT
Traductor: Miguel Artime
Fuente: Astroseti