Actualmente estamos inmersos en una carrera vertiginosa para el desarrollo de nuevas tecnologías inalámbricas que sean capaces de satisfacer las necesidades de un mundo cada vez más conectado. Una reciente investigación realizada en conjunto por la Universidad de St Andrews y la Universidad de Cambridge ha demostrado que los diodos orgánicos emisores de luz (OLEDs) pueden alcanzar tasas de transmisión de datos sin precedentes utilizando luz visible como medio de comunicación.
El trabajo, liderado por K. Yoshida y su equipo, ha conseguido velocidades de hasta 4,0 Gbps a 2 metros y 2,9 Gbps a 10 metros, superando ampliamente los registros anteriores en sistemas basados en OLED. Este avance posiciona a los OLEDs como una tecnología viable para futuras redes inalámbricas basadas en visible light communication (VLC), también conocida como Li-Fi.
La promesa del Li-Fi
La comunicación por luz visible, o VLC, se basa en modular la luz emitida por una fuente (como un LED) para transmitir información, que luego es detectada por un fotodetector. A diferencia de las tecnologías inalámbricas convencionales, que utilizan ondas de radio, el VLC emplea la parte visible del espectro electromagnético, lo que presenta una serie de ventajas técnicas relevantes:
- Mayor ancho de banda disponible, al no depender de las frecuencias de radio reguladas.
- Baja interferencia electromagnética, crucial en entornos como hospitales, aviones o plantas industriales.
- Integración con iluminación existente, permitiendo que las luminarias o pantallas actúen simultáneamente como emisores de datos.
Hasta ahora, el VLC se había desarrollado fundamentalmente con LEDs inorgánicos, más rápidos pero también más rígidos y difíciles de integrar en dispositivos flexibles o superficies curvas. Los OLEDs, en cambio, son delgados, ligeros, flexibles, y pueden fabricarse mediante procesos de bajo coste sobre sustratos plásticos, lo que los convierte en candidatos idóneos para aplicaciones portátiles, wearables y soluciones integradas en mobiliario o arquitectura. Sin embargo, su respuesta temporal más lenta respecto a los LEDs inorgánicos había limitado su uso para transmisión de datos de alta velocidad… hasta ahora.
Nuevos materiales orgánicos optimizados
La clave del éxito del equipo británico radica en una combinación cuidadosamente calibrada de materiales orgánicos emisores de luz, arquitectura de dispositivo, y técnicas avanzadas de modulación.
En concreto, los investigadores desarrollaron un nuevo tipo de OLED basado en un compuesto orgánico denominado dinaphthylperileno (DNP), caracterizado por su alta estabilidad térmica y su rápida emisión de fotones. A diferencia de otros materiales emisores que sufren degradación o emiten luz con mayores retardos, el DNP permite alcanzar frecuencias de modulación más altas sin sacrificar el rendimiento a lo largo del tiempo.
Además, se prestó especial atención a la ingeniería de capas internas del OLED, como el grosor y composición de la capa emisora, la capa de transporte de electrones y la capa de transporte de huecos. Este ajuste fino permitió optimizar simultáneamente el brillo, la eficiencia cuántica externa (EQE) y la velocidad de respuesta, parámetros clave para un emisor en un sistema de comunicaciones ópticas.
Otro hallazgo notable fue que el tamaño del OLED influye directamente en la capacidad de transmisión a distancia. Al aumentar el área emisora se logra una mayor intensidad de luz sin penalizar la velocidad, lo que resulta esencial para mantener una buena relación señal/ruido en distancias superiores a unos pocos metros.
Arquitectura experimental y técnica de modulación
El sistema experimental diseñado para validar las capacidades del OLED como emisor de datos se basa en una configuración clásica de VLC: un transmisor óptico (el OLED modulado) y un fotodetector de alta velocidad como receptor.
Para maximizar el rendimiento, se utilizó una técnica de modulación avanzada conocida como OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), que también es la base del estándar Wi-Fi 802.11ac y de las redes móviles 4G y 5G. Esta técnica divide el canal de comunicación en múltiples subportadoras ortogonales, cada una de las cuales transmite parte de la señal en paralelo, aumentando así el caudal total y la robustez frente al ruido.
La combinación del OLED optimizado con OFDM permitió alcanzar velocidades netas de 4 Gbps a una distancia de 2 metros, y lo que es aún más sorprendente, 2,9 Gbps a 10 metros con un solo emisor OLED. Este resultado supera ampliamente el límite de 0,5 metros que caracterizaba a estudios anteriores con OLEDs, y representa un hito en términos de viabilidad práctica para aplicaciones en entornos domésticos y profesionales.
Los investigadores destacan que optimizar la estabilidad de los materiales OLED, incrementar la emisión luminosa y perfeccionar la arquitectura del dispositivo podría permitir alcanzar tasas de transmisión aún más elevadas. A medida que la tecnología OLED sigue avanzando impulsada por las demandas de las industrias de la visualización y la iluminación, su papel en el futuro de las comunicaciones inalámbricas se perfila como cada vez más relevante.
Puede acceder al paper completo de la investigación a través del siguiente enlace:
| Fuente de imagen de portada: Freepik*.
Imagen procedente de bancos de recursos gráficos que no pertenece a la investigación. |
