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El transistor laser

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El transistor es un componente electrónico clave en nuestra historia reciente, ya que desde que fuera desarrollado allá por los años 40 del siglo pasado, los avances en la tecnología de comunicaciones y la electrónica han experimentado una evolución a ritmos geométricos. Desde el primer transistor hasta el más actual se ha reducido su tamaño miles de veces, y las características básicas de funcionamiento como puede ser la conmutación han experimentado mejoras similares. El término transistor viene de la combinación de transconductance (transconductancia) y resistor, y según quienes acuñaron el nombre, describía perfectamente la característica de poseer una función de transferencia de un dispositivo con ganancia. Un dispositivo electrónico como el transistor funciona, a grandes rasgos y simplificando considerablemente la cuestión, tomando una señal eléctrica como entrada y generando una señal en general diferente a su salida. Una manera de describir el dispositivo es mediante la comparación entre las señales de salida y de entrada. Esto se hace mediante la función de transferencia del dispositivo, que no es más que la razón entre esas señales, ya sea comparando voltajes eléctricos, intensidades de corriente, o una mezcla de ambas.

Un transistor es un dispositivo electrónico extremadamente versátil, y una de sus aplicaciones surge de su configuración como amplificador de corriente. -Esto quiere decir que la corriente a la salida será en general, de- El transistor es capaz de gobernar una corriente a su salida de mayor intensidad que la de entrada. Estas corrientes estarán relacionadas por el coeficiente de amplificación. Otra aplicación importantísima del transistor es la de conmutador. Si se polariza correctamente (es decir, se alimenta un circuito eléctrico con transistores y resistencias y una configuración especial con una corriente de valores adecuados), el transistor es capaz de modular a la salida una señal eléctrica que varía su valor de voltaje entre dos valores determinados de manera alternativa. En otra ocasión profundizaremos un poco más en los fundamentos físicos de los transistores, pero de momento nos llega con saber que el transistor, así configurado, proporciona señales periódicas muy útiles para las aplicaciones electrónicas. Un parámetro crítico para el desarrollo de aparatos electrónicos es la frecuencia con que el transistor es capaz de conmutar de un estado a otro (es decir, de que la señal eléctrica de salida pase de un valor de voltaje al otro). Dando un salto de gigante, esto se traduce en que, por ejemplo, los procesadores de nuestros ordenadores no puedan superar, sin cambiar la tecnología de fabricación o el paradigma de la misma, de una determinada frecuencia de reloj.

Un equipo de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign ha desarrollado un transistor que es capaz de ofrecer una señal de salida dual, tanto eléctrica como óptica, y que es capaz de conmutar entre los dos estados que comentábamos (llamémosles on y off, terminología tradicional en este tema), más de setecientos mil millones de veces por segundo. La base de este desarrollo es el trabajo de Michel Feng, el primero en rebasar la barrera de los 600 GHZ de frencuencia con un transistor. La tecnología de fabricación de este dispositivo es similar a la de los actuales diodos LED(Light Emission Diode) y los diodos laser. Ese transistor laser puede entregar a la salida una señal laser que, modulada correctamente, es capaz de alcanzar tasas de envío binarias del orden de los diez mil millones de bps(bits por segundo), e incluso, con pequeñas modificaciones, cien mil millones de bps, incluso a temperatura ambiente.

En el artículo de referencia de esta nota, los autores vaticinan videoconferencias de alta resolución gracias a las capacidades de transmisión de estos dispositivos, el equivalente a la información de tres DVDs completos en un segundo. La comparación, por otro lado, con la tencología óptica actual, es obligada. En un enlace óptico de fibra, la señal eléctrica debe ser transformada en luz mediante elementos que introducen tanto retardos como pérdidas de eficiencia de transmisión (único punto en el que la eficiencia se ve perjudicada, ya que la fibra óptica está prácticamente libre de errores de transmisión), mientras que si se puede reducir esta transformación hasta el nivel de transistor, las mejoras serían espectaculares. Y la cosa no quedaría ahí, sino que la sustitución de los cables eléctricos en los chips por enlaces lumínicos entre transistores hará aumentar radicalmente la velocidad de propagación de las señales (ya no eléctricas, sino ópticas).

Los autores vaticinan una nueva era en la fabricación de ordenadores y todo tipo de aparatos electrónicos, y reconocen que el camino acaba de empezar, aunque es prometedor. esto es así, seguramente, de la misma manera en la que la aparición de los enlaces de fibra óptica supuso una revolución en las velocidades de transmisión frente al cable coaxial y mucho más sobre el par trenzado. Ahora, mantengámonos atentos a la evolución de esta nueva tecnología y esperemos que llegue cuanto antes a su forma comercial, lo cual no será recisamente pronto.

Vía | IEEE Spectrum Online

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