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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 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
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
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
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