Desarrollo de generadores de haces de luz en 3D para mejorar las comunicaciones inalámbricas
Investigadores han creado un dispositivo impreso en 3D que genera haces de luz en espiral con momento angular orbital (OAM), una forma de energía rotacional capaz de transportar más datos que los haces de luz convencionales. Estos generadores de haces en vórtice, compactos y de bajo costo, podrían aumentar la capacidad y la fiabilidad de los futuros sistemas inalámbricos.
La creciente demanda de sistemas de comunicación de alta capacidad y resistentes a interferencias, especialmente en aplicaciones como las redes inalámbricas 5G/6G, requiere soluciones innovadoras. Jianxing Li, líder del equipo de investigación de la Universidad Jiaotong de Xi’an en China, destaca que, a pesar del potencial de los haces de vórtice para mejorar la eficiencia espectral y la capacidad de comunicación, los métodos actuales para generarlos se ven limitados por su baja eficiencia, altos costos de fabricación y vulnerabilidad a interferencias de bandas de frecuencia no deseadas. En un artículo publicado en la revista *Optics Express*, el equipo detalla cómo utilizaron la impresión 3D para desarrollar un generador de haces OAM que puede funcionar como un sistema de antena sofisticado para la comunicación inalámbrica avanzada.
El nuevo generador de haces OAM impreso en 3D utiliza un divisor de potencia de ganancia integrado que permite dividir la señal de manera uniforme al tiempo que filtra frecuencias no deseadas desde el origen. Esto minimiza las interferencias y reduce la necesidad de componentes externos adicionales. La estructura del dispositivo, hecha de metal y con un diseño lleno de aire, evita pérdidas dieléctricas, garantizando una mayor eficiencia de radiación y capacidad de manejo de potencia. Este innovador enfoque permite que el dispositivo divida una señal entrante en ocho partes iguales, filtrando frecuencias innecesarias y ajustando las fases para crear el haz de vórtice deseado.
Los investigadores realizaron simulaciones avanzadas para optimizar el divisor de potencia y luego utilizaron la tecnología de fusión láser selectiva para imprimir en 3D un prototipo con una aleación de aluminio que ofrece alta precisión y baja rugosidad de superficie. Las pruebas experimentales confirmaron que el prototipo alcanzó las características de haz deseadas, con una pureza de modo de aproximadamente el 80% y una supresión de bandas no deseadas superior a 30 dB. Actualmente, el equipo trabaja en mejorar el rendimiento del generador OAM, explorando la posibilidad de generación de OAM multimodal y su aplicación en comunicaciones en el rango de terahercios. La comercialización de este dispositivo implicará perfeccionar la impresión 3D para escalabilidad, integrarlo con sistemas existentes y validar su rendimiento en aplicaciones del mundo real, como la comunicación 5G y satelital.
