Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

La Europa Fotónica

La Europa Fotónica

Hace unos días, Viviane Reding, comisaria europea de Medios y de la Sociedad de la Información, daba su más cálida bienvenida a la Plataforma de Tecnología Europea de Fotónica y urgía a la industria fotónica europea para que diese los pasos vigorosos necesarios adelante a fin de aprovechar las oportunidades emergentes que ofrece este sector. En palabras de un experto profesor, el Dr. Meyrueis, la fotónica será a la ciencia del siglo XXI lo que la electrónica representó para el siglo pasado. De la misma forma que el microprocesador revolucionó la electrónica a partir de 1971, la transmisión de información fundada en la óptica está a punto de convertirse en el motor de la próxima ola de innovaciones

PHOTONICS 21. La plataforma, denominada Photonics 21 (www.photonics21.org), inspirada en el documento técnico Photonics for the 21st Century, tuvo lugar en Bruselas a comienzos del presente mes, reuniendo a centenares de expertos procedentes de los 16 estados de la Unión europea y de más de 120 empresas, para juntar sus fuerzas ante la inminente explosión de posibilidades que nos va a ofrecer la fotónica. Porque, según Reding, la fotónica será una de las más importantes industrias europeas a corto plazo y sus beneficios sólo podrán ser explotados a través de la cooperación entre los europeos, con un plan, europeo, de acción coordinado entre investigadores e industria. El propósito es conseguir que Europa sea líder en el desarrollo e implementación de la fotónica en 5 áreas industriales (información y comunicación, iluminación y visualización, manufacturas, ciencias de la vida y seguridad), así como en la educación y adiestramiento sobre estos temas. Para conseguirlo, la fotónica tendrá un importante papel dentro del próximo 7º Programa Marco Europeo, para lo cual se ha comenzado a elaborar la correspondiente Agenda de actuaciones que debe ser finalizada antes de marzo próximo.

Cada día necesitamos una mayor cantidad de transferencia de información. Internet, la televisión digital por cable, etc, hacen necesarios sistemas de alta capacidad de transmisión, y mientras que los conductores eléctricos se saturan pronto, con las fibras ópticas podemos trasladar la información, en forma de luz láser, a la velocidad de la luz. Además, esta tecnología permite enviar muchas comunicaciones a la vez por la misma fibra, simplemente usando luces de varios colores distintos (diferentes longitudes de onda) lo que supone una enorme ventaja respecto a los cables eléctricos, ya que cada color puede portar una comunicación, que no se mezcla en la fibra con las restantes comunicaciones.

FOTÓNICA. Las Tecnologías de la Información y de la Comunicación son consideradas frecuentemente como una consecuencia de la miniaturización de la microelectrónica, pero la realidad es que, desde hace unos años la contribución de la fotónica es esencial: lectores de códigos de barras, las pantallas planas de televisión y, sobre todo la gran variedad de las aplicaciones del láser son ejemplo de ello.

La luz está cuantizada, está compuesta por pequeñas unidades, los fotones, que tienen propiedades de física cuántica, lo que hace que tenga un gran interés potencial en campos como el de la computación óptica. Por otra parte, la luz interacciona con la materia, lo que le hace ser un instrumento eficaz para el estudio de los materiales, pero también se genera en la materia, de ahí su relación con la física atómica y molecular y con la física de sólidos.

La luz también está relacionada con la relatividad y con la astrofísica; la información que recibimos de los objetos espaciales lo hace, principalmente, en forma de radiación luminosa. Y los efectos relativistas observados en la luz procedente de las estrellas permiten obtener datos valiosos sobre el origen del universo.

Por todo ello, la fotónica (relacionada con la generación y transmisión de la luz) tiene aplicaciones en casi todos los sectores industriales: tecnologías de la imagen, tecnologías de la información, el sector industrial y la salud. Comentemos, brevemente, algunas de ellas.

FIBRAS. Actualmente casi todos asociamos la fotónica con las fibras ópticas pero el futuro será mucho más dilatado que el presente y la revolución en las comunicaciones, ya iniciada, se vislumbra que culminará en unos años siglo con un cambio total en los dispositivos que ahora usamos basados en la electrónica.

¿Cómo es posible conducir luz a lo largo de una fibra? Para ello se utiliza un fenómeno denominado refracción, que consiste en que cuando un haz de luz pasa de un medio a otro cambia de dirección, o sea, se refracta. Una fibra óptica consiste en un cilindro de material con un índice de refracción relativo al aire muy alto. Con ello el rayo de luz no se sale del tubo y la trayectoria que sigue no es rectilínea, sino en curvas en hélice. Si se ilumina un extremo de la fibra, el haz sale por el otro extremo de la fibra, aunque ésta se doble. La idea de utilizar la reflexión total para transmitir señales luminosas fue desarrollada por primera vez en Inglaterra por John Tyndall en 1870, pero no fue hasta 1950 cuando se empezó a pensar en utilizar las fibras ópticas. En 1966 los investigadores Kao y Hockham, de Standard Telecomunications Laboratories, de Inglaterra, fueron los primeros que propusieron la utilización de fibras de vidrio y luz de láser en lugar de conductores metálicos y electricidad en la transmisión de mensajes telefónicos, y la empresa Corning Glass, de Estados Unidos, inició en 1967 un proyecto de investigación sobre la utilización de vidrio para construir fibras ópticas, En 1970 obtuvieron, después de mucho esfuerzo, una fibra de vidrio de grueso igual al de un pelo, que tenía una atenuación razonable. Pero no fue sino hasta 1983 cuando recibieron su primer pedido de una compañía telefónica, para el cableado de sus líneas con fibras ópticas. De esta manera se empezó a poder "hablar con luz".

Actualmente, las ventajas de las fibras ópticas sobre los cables metálicos son abrumadoras: pérdidas menores, mayor capacidad (factor de multiplicación de millones de veces), eliminación de interferencias, menor costo, etc. En cuanto a los láseres usados como fuentes de luz, su miniaturización hace que millones de ellos ocupen un bloque de menos de 1 cm de longitud.

Una próxima aplicación de las fibras ópticas será en los ordenadores. Ya, en los circuitos electrónicos las conexiones tradicionales hechas con cables metálicos se están reemplazando por fibras ópticas y láseres semiconductores como fuentes de radiación. Pronto, las conexiones entre chips de computadoras se harán por medio de fibras ópticas. Los laboratorios ATT Bell de los Estados Unidos, son pioneros en la investigación para construir dispositivos que realicen con fotones, o sea con luz, funciones que hasta ahora se necesitan medios electrónicos, como amplificadores, rectificadores, transistores, etc. El primer prototipo de ordenador en el que el procesador funciona por medios ópticos y las conexiones se realizan por fibras ópticas ya se fabricó hace unos años y el procesamiento fotónico ofrece la promesa de ordenadores decenas o centenas de miles de veces más rápidos que los actuales.