ENGINEERINGNET.BE - Om iedereen binnen- en buitenshuis te voorzien van supersnel internet, om zelfrijdende auto’s met elkaar te laten communiceren, of voor draadloze bestandsoverdracht binnen datacenters, zijn ‘datarates’ van meerdere Gigabits per seconde nodig. Daarvoor zijn frequenties vereist van tussen de 30 en 300 Gigahertz, overeenkomend met golflengtes van enkele millimeters.
Dat brengt diverse uitdagingen met zich mee, stelt promovendus Álvaro Morales Vicente van TU Eindhoven. “Omdat korte golven minder ver dragen, is het nodig om de signalen heel gericht te sturen over korte afstand. Dat kan met meerdere antennes op een rij.”
Ook is het opwekken van hoge radiofrequenties met traditionele elektronica moeilijk, aldus de Spanjaard. “Het probleem is dat de bandbreedte van de modulatie die traditionele elektronica aankan, beperkt is; daardoor kun je hoge bitrates niet halen.”
Een alternatief bestaat uit het gebruik van laserlicht om heel nauwkeurig de gewenste radiofrequenties op te wekken. De frequentie van laserlicht is hoger dan die van radiogolven, maar door twee laserbundels met een iets verschillende ‘kleur’ te combineren, ontstaat door interferentie een periodieke variatie in de lichtintensiteit.
Die verschilfrequentie is met een lichtdetector om te zetten naar een radiosignaal. De volgende essentiële stap is het ‘richten’ van de millimetergolven om het signaal van A naar B te brengen.
“Ook dat werkt met interferentie. Door een rij antennes het signaal te laten uitzenden met elk een iets andere vertraging, wordt het radiosignaal in een bepaalde richting versterkt.”
Morales Vicente wist dit effect in het lab bij diverse golflengtes te bewerkstelligen door de benodigde vertragingen in de signalen te creëren op een optische chip.
Het optisch opwekken van millimetergolven is energiezuinig en flexibel, maar staat in de kinderschoenen. “De grote uitdaging is om alle stappen te combineren in een handzaam apparaatje. Dus het opwekken van een signaal met de juiste frequentie, het moduleren hiervan om er data in op te slaan, en het gericht uitzenden van de millimetergolven om die data over te brengen.”
En om dat dus allemaal op een optische chip te doen. Morales Vicente: “Zelf heb ik de signalen nog opgewekt met aparte lasers, maar ik heb al wel een studie gemaakt van hoe je dit ook op een optische chip kunt realiseren.”
