Chip de TDK cambia colores láser con voltaje y podría ahorrar 75 %

Las gafas inteligentes tienen un problema de pantalla que su tamaño hace difícil de resolver. El escaneo por haz láser evita una cuadrícula fija de píxeles: un espejo barre un láser sobre el campo de visión y construye la imagen punto por punto. Para afinar esa imagen sin agrandar la óptica, el color debe cambiar más rápido, y los sistemas actuales tienen dificultades para cambiar el color del láser de forma rápida y eficiente. Un equipo encabezado por Yasuhiro Takagi, de TDK Corporation, ha probado otra forma de controlarlo.

Los sistemas convencionales ajustan el brillo de cada color modificando la corriente eléctrica que alimenta su diodo láser. Eso es lento: la modulación de corriente directa tiene un ancho de banda más estrecho que la modulación óptica externa, lo que limita la rapidez con la que pueden cambiar los colores y, a su vez, la resolución alcanzable. Además, los diodos láser deben superar una corriente umbral antes de emitir suficiente luz, lo que aumenta el consumo. El chip de Takagi no toca los láseres. Los voltajes aplicados a una fina película de niobato de litio, un material cuyas propiedades ópticas pueden controlarse eléctricamente, ajustan la intensidad de la luz roja, verde y azul antes de que las tres se fusionen. Cada color pasa por un interferómetro Mach–Zehnder, una estructura que divide la luz y la recombina de modo que un voltaje determina cuánta pasa, y un multiplexor hecho de guías de onda de niobato de litio reúne los colores en un único haz.

En los experimentos, los investigadores controlaron los canales de color mediante voltaje, y su combinación produjo una salida a todo color. El dispositivo también se integró con un espejo de escaneo MEMS, un pequeño espejo mecánico, para demostrar su potencial en un sistema de escaneo láser real. El chip alcanzó un ancho de banda de modulación de 10 gigahercios, que según los investigadores es suficiente para resolución 4K y superiores. También afirman que el consumo total de energía podría reducirse en más de un 75 % frente al enfoque convencional. Como el circuito fotónico controla la intensidad de la luz, ya no son necesarios los filtros de densidad neutra que atenúan el exceso de potencia del láser.

Para quien las usa, la promesa es una imagen más nítida desde una pantalla que consume menos energía, en una montura que sigue siendo pequeña. Los primeros beneficiarios serían los fabricantes de gafas inteligentes, que podrían integrar menos componentes ópticos para lograrlo. Las fuentes no dan ningún calendario, y se trata de una demostración de laboratorio: el siguiente paso del equipo es reducir las pérdidas ópticas que se producen cuando la luz atraviesa las guías de onda de niobato de litio y cuando se combinan los colores. Menores pérdidas, sostienen los investigadores, reforzarían el argumento para incorporar este tipo de circuito en pantallas vestibles compactas.