Rede wireless a laser vai acabar com fios em casas e escritórios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/03/2010

A residência sem fios do futuro poderá usar um sistema de transmissão de dados baseado em um laser de altíssima frequência graças a um novo chip que transforma esses sinais ópticos em ondas de rádio.
[Imagem: Michael Esposito]

Grande parte das residências e escritórios já conta com roteadores sem fio para distribuir os sinais de internet.

Logo, porém, um único aparelho poderá transmitir não apenas os dados dos computadores, mas também os sinais de telefonia, televisores de alta definição e rádio digital, aparelhos eletroeletrônicos - enfim, tudo o que for necessário para a chamada computação ubíqua, quando todos os dispositivos estarão interconectados em lares escritórios inteligentes.

Wireless de nova geração

A base dessa nova geração da tecnologia wireless foi lançada com o desenvolvimento de um dispositivo em miniatura capaz de converter pulsos de laser ultrarrápidos em sinais de radiofrequência - um passo essencial para tornar os fios algo verdadeiramente obsoleto nas comunicações.

"Certamente as ideias sobre os usos específicos da nossa tecnologia são futuristas e especulativos, mas nós vislumbramos uma única estação-base e tudo o mais sem fios," explica o Dr. Minghao Qi, da Universidade de Purdue, nos Estados Unidos.

Ondas pulsantes

Normalmente, as ondas contínuas das transmissões convencionais de radiofrequência sofrem interferência e atenuação devido à reflexão nas paredes e nos objetos dentro de uma casa ou escritório.

A solução encontrada pelos pesquisadores foi substituir essas ondas contínuas por sinais pulsantes produzidos por um "gerador espectral" contido inteiramente dentro de um chip.

Cada pulso de laser dura cerca de 100 femtossegundos, ou um décimo de um trilionésimo de segundo. Dada a duração extremamente curta de cada pulso, o dispositivo torna-se capaz de transmitir dados extremamente rápido, na chamada banda ultra larga.

Esses pulsos são processados usando uma tecnologia chamada "onda óptica arbitrária", podendo ser utilizada tanto para transmitir quanto para receber sinais.

"Mas inicialmente a indústria irá comercializar dispositivos que só recebem sinais, para um tráfego de mão única, útil para televisores, projetores, monitores e impressoras," afirma Qi.

"Isso acontece porque a unidade de transmissão dos dados ainda é um tanto volumosa. Posteriormente, quando a unidade de envio de dados também for miniaturizada, poderemos desfrutar plenamente dos dois sentidos no tráfego de informações, permitindo a operação sem fio até dos discos rígidos dentro dos computadores," diz ele.

Janela de frequência

Para fazer a transmissão, o aparelho cria pulsos de laser com "formatos" específicos para demarcar seu começo e seu fim. Os pulsos são então convertidos em sinais de rádio com uma frequência de 60 gigahertz, uma "janela" ainda aberta no cada vez mais congestionado espectro de frequências.

Os microprocessadores tradicionais não conseguem transmitir dados em frequências tão altas por causa da temporização irregular com que seus transistores "abrem e fecham" para processar as informações.

Essa irregularidade na sincronização dos transistores não impede o funcionamento dos processadores porque eles operam em velocidade de "apenas" cerca de 3 gigahertz, mas impede totalmente o processamento adequado de sinais a 60 GHz.

Diagrama dos microrressonadores em anel, que fazem a conversão dos sinais ópticos em sinais de rádio. Da espessura de um fio de cabelo, esse dispositivo representa a miniaturização de uma mesa inteira repleta de lasers, espelhos e lentes.
[Imagem: Minghao Qi]

Outra complicação é que os conversores digital-analógico necessários para converter a luz pulsante do laser em sinais de frequência de rádio não funcionam em frequências tão altas. A solução para esse problema até agora ocupava uma mesa antivibração, com vários metros quadrados, repleta de espelhos, lentes e outros componentes ópticos.

Agora, os pesquisadores miniaturizaram esta tecnologia o bastante para que o aparato inteiro caiba dentro em um chip de computador.

"Nós encolhemos milhares de vezes o tamanho da gigantesca instalação óptica," disse Qi.

Microrressonadores em anel

Os pesquisadores fabricaram minúsculos microrressonadores em anel, dispositivos que filtram certas frequências e permitem que outras passem. Uma série de microanéis foi combinada em um gerador espectral programável com 100 micrômetros de largura - mais ou menos a espessura de um fio de cabelo humano. Cada um dos microanéis tem cerca de 10 micrômetros de diâmetro.

A estação base de transmissão vislumbrada pelos pesquisadores seria uma espécie placa de expansão, que poderia ser inserida no slot de um computador.

O computador se encarregaria de todo o processamento das informações, um único ponto de contato para interagir com o restante dos dispositivos presentes no ambiente.

Contudo, alertam os pesquisadores, ainda levará pelo menos cinco anos para que a tecnologia esteja pronta para comercialização.

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