La fotonica es la ciencia que estudia la generacion, emision, trasmision, modulacion procesamiento de senales, conmutacion (switching), amplificacion y deteccion/registro de luz. El termino fotonica enfatiza que los fotones no son ni particulas ni ondas sino que tienen ambas naturalezas, tanto de particulas como de ondas.
La fotonica cubre el rango completo de aplicaciones tecnologicas de todo el espectro de la luz, desde el ultravioleta, pasando por la luz visible hasta el infrarrojo cercano, mediano y lejano. La mayoria de las aplicaciones, sin embargo, estan en el rango de la luz visible y el infrarrojo cercano.
El termino fotonica se forjo tanto de una derivacion de la los primeros emisores de luz con semiconductores desarrollados en los primeros anos de los 60s, asi como del perfeccionamiento de la fibra optica en los 70s. Aquellas aplicaciones de la fotonica que se consideran aplicaciones consolidadas y economicamente importantes incluyen: almacenamiento optico de datos, telecomunicaciones por fibra optica, impresion laser (basada en la xerografia), visualizadores y bombeo optico en laseres (plural de laser segun la RAE) de alta potencia.
Las aplicaciones potenciales de la fotonica son virtualmente ilimitadas e incluyen: sintesis quimica, diagnostico medico, comunicacion de datos 'on-chip' y obtencion de energia mediante fusion, entre otras aplicaciones interesantes.
Un colega nos ha enviado informacion sobre una nueva aplicacion de la fotonica, ahora en el campo de la computacion. En efecto, el boletin en linea ‘SicenceDaily’ publico recientemente (el 19 de febrero de 2014) que el futuro de la computacion probablemente no esta en los electrones sino en los fotones, esto es, en microprocesadores que usan luz en lugar de senales electricas.
El boletin nos comenta que los asi-llamados artefactos fotonicos son tipicamente construidos utilizando metodos ‘a la medida’ que resultan dificiles y caros de fabricar. Sin embargo, investigaciones en progreso estan demostrando que equipos fototonicos de baja potencia pueden ser producidos utilizando procesos estandares para manufacturar circuitos integrados (chips).
Los resultados de estas investigaciones se presentaron en el congreso y exposicion ‘Optical Fiber Communication (OFC)’, realizado del 9 al 13 de marzo en San Francisco.
Mark Wade de la ‘University of Colorado’ en Boulder, quien presento el trabajo de su equipo en este congreso -OFC 2014- (los co-autores de Wade incluyen a investigadores del ‘Massachusetts Institute of Technology -MIT' y de la ‘University of California in Berkeley’), explica que construyeron dos nuevos aparatos –un filtro sintonizable y un modulador– que son tan eficientes en el manejo de energia como algunos de los mejores equipos existentes y fueron manufacturados utilizando un proceso con tecnologia estandar IBM con semiconductores de oxidos metalicos complementarios (CMOS por sus siglas en ingles) —el mismo proceso para elaborar circuitos integrados (chips) que utilizan comercialmente muchos de los circuitos integrados, algunos de los cuales los podemos encontrar en el ‘Playstation 3’ de Sony y tambien en la supercomputadora Watson que ¡gano Jeopardy en el 2011!
‘Por lo que sabemos, nosotros fuimos los primeros en obtener fotonica de silicio integrada en un proceso CMOS avanzado y en alcanzar eficiencias energeticas muy competitivas, comparadas con las que presentan dispositivos electronicos estandar,” puntualizo Wade.
Saciando la sed de potencia
La ley de Moore dice que debido al avance tecnologico, el numero de transistores que puede caber en un circuito integrado se duplica cada dos anos; esto ha dado como resultado el incremento exponencial en la capacidad de computo que hemos experimentado en las dos ultimas decadas. Pero aunque los transistores continuan reduciendose, la ley de Moore quiza esta llegando a sus limites, debido al hecho que los equipos estan requiriendo mas potencia para funcionar, lo cual provoca sobrecalentamiento.
Tal necesidad de potencia es esencialmente problematica para la conexion que comunica la unidad de procesamiento de una computadora con su memoria.
‘Esta llegando al punto donde esta demandando tanta energia que limita la capacidad computacional’, explico Wade.
Una solucion a este problema pudiera encontrarse en la fotonica, pues los investigadores anticipan que sera al menos 10 veces energeticamente mas eficiente que la electronica. La conexion para comunicar circuitos integrados usando estos dispositivos fotonicos pudiera llegar a tener un densidad de ancho de banda de al menos 10 veces mas alto, lo que significaria que se podria trasmitir mucha mas informacion usando espacios mucho mas pequenos. Esto es posible porque varias senales opticas pueden compartir la misma fibra optica, mientras que para enviar multiples senales electricas requiere, ya sean multiples cables electronicos o esquemas que requieren mas circuitos integrados o mas energia.
Pero hasta ahora, explica Wade, los dispositivos fotonicos utilizados en comunicacion de circuito integrado a circuito integrado han sido principalmente construidos para casos específicos usando metodos especializados, limitando su aplicacion comercial. Y aquellos equipos que han sido creados con tecnicas mas estandarizadas se basan en tecnologia antigua, lo cual limita su habilidad para competir con la electronica del estado del arte.
En el camino de comercializacion
La habilidad para producir dispositivos fotonicos de alta-eficiencia usando procesos CMOS dependera de disenadores de circuitos integrados que no tienen que ser especialistas en el diseno de equipos fotonicos, explico Wade, lo cual esperamos acelerara la comercializacion de la tecnologia fotonica. Agrego el investigador ‘ya se ha probado comercialmente que se pueden producir dispositivos microelectronicos de alta calidad utilizando el proceso CMOS de la IBM.’
Los dos equipos construidos por los investigadores son componentes claves para la comunicacion entre la unidad de procesamiento de una computadora y su memoria. ¿como lo hace?: un modulador convierte senales electricas en senales opticas y luego un filtro sintonizable capta senales de luz de frecuencias especificas, permitiendo seleccionar una senal de frecuencias multiples, cada una de las cuales lleva informacion diferente. Finalmente, utilizado en conjunto con un fotodetector, el filtro convierte nuevamente las senales opticas en senales electricas.
Pero de acuerdo a Wade, lo trascendente de este avance va mas alla de esta aplicacion particular.
‘Este es realmente un interesante primer paso en el que la fotonica basada en silicio se esta posicionado en algunas areas de la tecnologia donde la electronica ha dominado por anos, empezandose a construir sistemas electronico-fotonicos que requieren una integracion densa,’ concluyo Wade.
Esta investigacion fue parte del proyecto ‘Photonically Optimized Embedded Microprocessors (POEM)’ auspiciado por la Agencia de Proyectos Avanzados para la Defensa de EUA.
Fuente:
http://en.wikipedia.org/wiki/Photonics
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/02/140219124732.htm
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/02/140219124732.htm
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Agradezco las contribuciones y opiniones enviadas.
No. de ingenieros en la lista de distribucion: 725
No. de envio: 188
Bienvenidos comentarios sobre los envios.
Nota: Este correo no tiene acentos.
Deseando tengan un excelente fin de semana, les envio un fuerte abrazo.
Arnoldo
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Comentarios sobre el envio 187: Wärtsilä 64: el motor mas poderoso del mundo..
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El
21/03/14
23:00,
Yasuhiro
Matsumoto
Kuwahara
escribio:
Estimado Arnoldo,
Simplemente monstruoso e impresionante!
Lo que el hombre es capaz de hacer, no se si reir o llorar......
No sabia que habia motores diesel de dos tiempos.
Mucho me gustaria saber como se lubrican (piston-cilindro), ya que los de gasolina tienen mezclas gasolina-aceite.
Espero el monstruo no contamine tanto el ambiente.
Y 80,000 kWatts !! es simplemente.....brutal, puesto que podria abastecer de energia electrica al equivalente de mas de 200 mil casas.
Saludos
Yasuhiro Matsumoto
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El 23/03/14 14:26, JOSE MANUEL MAYAGOITIA HERNANDEZ escribio:
Muy impresionante, Arnoldo, ¿Como le haran para fabricar esas enormes partes de los motores?
Saludos y un abrazo.
Jose Manuel Mayagoitia H.
Estimado Arnoldo,
Simplemente monstruoso e impresionante!
Lo que el hombre es capaz de hacer, no se si reir o llorar......
No sabia que habia motores diesel de dos tiempos.
Mucho me gustaria saber como se lubrican (piston-cilindro), ya que los de gasolina tienen mezclas gasolina-aceite.
Espero el monstruo no contamine tanto el ambiente.
Y 80,000 kWatts !! es simplemente.....brutal, puesto que podria abastecer de energia electrica al equivalente de mas de 200 mil casas.
Saludos
Yasuhiro Matsumoto
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El 23/03/14 14:26, JOSE MANUEL MAYAGOITIA HERNANDEZ escribio:
Muy impresionante, Arnoldo, ¿Como le haran para fabricar esas enormes partes de los motores?
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Jose Manuel Mayagoitia H.
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Liga a blog Ex–Sheffield - 'Solo para ingenieros': (http://ex-sheffield.org/soloparaingenierosnet/)
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Liga a: 'Ingenieria para todos' ('Dioxido de Vanadio: extraordinario supermaterial ', se publico en la Union de Morelos el lunes 124-03-14, paginas 32 y 33): http://es.calameo.com/read/0000102141500abdb0eda
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