Fotónica: “Tecnología del Futuro” Ing. Néstor Hernández

ORIGEN DE LA FOTONICA Se esta llegando a los limites de miniaturización de los circuitos electrónicos La velocidad de las computadoras están ejerciendo una gran presión sobre la circuitería electrónica que esta alcanzando su limite de miniaturización

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.

ORIGEN DE LA FOTONICA El limite de la conmutación electrónica se estima en 50 giga bits por segundo

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

ORIGEN DE LA FOTONICA 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.

ORIGEN DE LA FOTONICA 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.

ORIGEN DE LA FOTONICA 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

ORIGEN DE LA FOTONICA 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.

ORIGEN DE LA FOTONICA 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.

ORIGEN DE LA FOTONICA Estimación: 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.

ORIGEN DE LA FOTONICA 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 nueva tecnología es la “ Fotónica” 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

Fotónica 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 ¿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

MULTIPLEXAJE EN SISTEMAS CON FIBRA OPTICA Soporte de la Fotónica. 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  

MULTIPLEXAJE POR LONGITUD DE ONDA Soporte de la Fotónica. MULTIPLEXAJE POR LONGITUD DE ONDA

Soporte de la Fotónica. Componentes Diodo Láser

Soporte de la Fotónica. Se pretende que tengan el menor ancho de espectro posible Diodo Láser Fuente: 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

Avances en nuevos materiales: 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.

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

COMENTARIO: EL SIGLO XX FUE EL SIGLO DE LA ELECTRONICA... EL SIGLO XXI SERA EL SIGLO DE LA FOTONICA MUCHAS GRACIAS