Componente único transmite e recebe dados por luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/04/2020

O mesmo componente é usado para transmitir e para receber dados por luz.
[Imagem: Thor Balkhed]

Componente de comunicação óptica

Para que você use sinais de rádio, seus aparelhos incorporam funções receptoras - para ouvir estações FM, que possuem a parte transmissora - ou precisam simultaneamente de funções receptoras e transmissoras - para se comunicar pelo celular ou pelo Wi-Fi, por exemplo.

De forma bem conveniente, as funções receptora e transmissora estão embutidas no mesmo aparelho, de forma que você nem se dá conta de que são dois circuitos separados, frequentemente usando antenas diferentes.

Mas no mundo das comunicações ópticas - que usam ondas de luz, em lugar das ondas de rádio - talvez a coisa não precise ser assim tão complicada.

Engenheiros suecos e chineses construíram um componente que é tanto um receptor quanto um transmissor óptico, o que significa que ele tanto envia os sinais de luz quanto entende os sinais de luz que recebe, permitindo uma comunicação em duas vias.

"Conseguimos integrar a transmissão e a recepção de sinal óptico em um único circuito, algo que torna possível transmitir sinais ópticos em ambas as direções entre dois circuitos idênticos. Isso é altamente significativo para a miniaturização de sistemas optoeletrônicos," disse o professor Feng Gao, da Universidade de Linkoping.

A estrutura de transmissão e recepção é a mesma, mas o componente funciona de modo diferente para cumprir cada função.
[Imagem: Chunxiong Bao et al. - 10.1038/s41928-020-0382-3]

LED mais fotodetector

O feito foi possível graças ao trabalho de dois membros da equipe. Chunxiong Bao criou um fotodetector de alto desempenho e grande durabilidade usando perovskita, um semicondutor de altíssima eficiência, mas que vinha apresentando problemas de degradação após pouco tempo de uso. Weidong Xu, por sua vez, usou o mesmo material para construir um LED com uma eficiência de 21%, uma das mais altas já alcançadas em todo o mundo.

Agora eles conseguiram acoplar os dois componentes, lembrando que um fotodetector e um LED são tecnicamente o mesmo componente, só que um funcionando ao contrário do outro: O fotodetector é um diodo que captura luz e gera uma corrente elétrica (o que é também equivalente a uma célula solar), enquanto o LED é um diodo que pega uma corrente elétrica e emite luz.

Na demonstração do sistema óptico, o pesquisador digita uma frase que vai aparecendo na tela do seu computador, enquanto a mesma frase aparece imediatamente na tela do computador vizinho, transferida opticamente de um diodo para outro.

"Para demonstrar o potencial do nosso diodo com dupla função, construímos um sensor monolítico que detecta batimentos cardíacos em tempo real e um sistema óptico de comunicação bidirecional," conta Bao.

Este componente duplo - que é pequeno, mas ainda deverá sofrer novas etapas de miniaturização - oferece uma oportunidade inédita para simplificar e miniaturizar os sistemas ópticos atuais, principalmente porque ele pode ser integrado aos circuitos eletrônicos tradicionais.

Bibliografia:

Artigo: Bidirectional optical signal transmission between two identical devices using perovskite diodes
Autores: Chunxiong Bao, Weidong Xu, Jie Yang, Sai Bai, Pengpeng Teng, Ying Yang, Jianpu Wang, Ni Zhao, Wenjing Zhang, Wei Huang, Feng Gao
Revista: Nature Electronics
DOI: 10.1038/s41928-020-0382-3
Link: 3, pages 156-164