Una única arquitectura

Investigadores de la Universitat Politècnica de València, pertenecientes al Instituto de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia (iTEAM) y del Optoelectronics Research Centre de la Universidad de Southampton, han diseñado el primer chip fotónico a nivel mundial capaz de proporcionar múltiples funcionalidades empleando una única arquitectura, de forma análoga a la operación de los microprocesadores en electrónica. Entre otras aplicaciones, estos chips serían especialmente útiles para las comunicaciones móviles o los coches autónomos.

"Se trata de emplear una única arquitectura de chip para poder proporcionar diferentes funcionalidades mediante la programación vía software de sus conexiones internas" destaca José Capmany, investigador del iTEAM y coordinador del equipo responsable de este avance. Sus resultados han sido publicados en Nature Communications.

La arquitectura del chip se basa en una malla de parejas de guíaondas reconfigurables de silicio que ha desarrollado Daniel Pérez dentro del trabajo correspondiente a su tesis doctoral dirigida por José Capmany e Ivana Gasulla. La malla tiene una configuración hexagonal similar a la de un panal de abejas y cada pareja de guíaondas puede acoplarse con un grado diferente de intensidad, lo que permite definir diferentes esquemas de interconexión interna que, a su vez, dan lugar a la programación de diferentes funcionalidades.

"La ventaja principal de este enfoque consiste en que la arquitectura física del chip que ha de fabricarse es siempre la misma con independencia de la funcionalidad que se pretenda conseguir, lo que abarata significativamente los costes de fabricación", apunta Ivana Gasulla. El chip, diseñado y caracterizado por el equipo de la UPV, es capaz de implementar más de cien funciones diferentes, aunque en el trabajo sólo se han demostrado alrededor de una treintena que, en cualquier caso, es el mayor número reportado hasta la fecha en el nivel mundial, tal y como destaca Daniel Pérez.

"El enfoque seguido en este trabajo supone un giro en el paradigma dominante dentro del ámbito de la fotónica integrada, desde circuitos de aplicación específica hacia circuitos genéricos y programables, de la misma forma que ya ocurrió en la electrónica en la década de los 80 del siglo pasado y que tanto éxito ha tenido", añade José Capmany, investigador principal del proyecto UMWP-CHIP financiado por el Consejo Europeo de Investigación a través de una ERC Advanced Grant.

Aplicaciones

Sobre su aplicación, los investigadores destacan además del coche sin conductor o las comunicaciones móviles, campos como las comunicaciones y computación cuántica, los sensores distribuidos, la monitorización de sensores, el Internet de las cosas, defensa, así como los sistemas de vigilancia y aviónica, entre otros. En general, todo aquel campo que requiera del procesado de señales ópticas.

"Su reducido tamaño le hace especialmente indicado para alojarse en sistemas que deben de ocupar un espacio muy pequeño pero, al mismo tiempo, interconectar los segmentos de radio y fibra óptica. Por ejemplo, en el entorno de la conducción autónoma y la aviónica se pueden emplear para interconectar las señales de los sensores de radio y LIDAR provenientes del exterior con el bus de fibra óptica interna del vehículo o de la aeronave", concluye Ivana Gasulla.

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