La fotónica: la tecnología que transforma las comunicaciones, la medicina y la industria
Piensa en una intervención quirúrgica a distancia en la que un cirujano en Nueva York opera con precisión milimétrica a un paciente en Tokio mediante un sistema de realidad aumentada y robótica asistida. Imagina coches autónomos capaces de comunicarse entre sí en tiempo real para evitar accidentes y optimizar el tráfico en las ciudades. ¿Son capaces los equipos de rescate, mediante drones con cámaras térmicas y comunicación instantánea, de localizar a personas atrapadas en zonas de desastre y coordinar su evacuación con una precisión sin precedentes? Todo esto es posible, o lo será, con una concreción inédita gracias a los avances en una tecnología clave: la fotónica.
Comunicaciones más veloces, los diagnósticos médicos realizados en segundos con una precisión milimétrica y una computación miles de veces más rápida que la actual; este futuro está cada vez más cerca gracias a la fotónica, una tecnología que revoluciona múltiples sectores al permitir la manipulación y el control de la luz. Desde los chips fotónicos hasta los sensores ópticos avanzados, las aplicaciones de la fotónica están transformando la forma en que interactuamos con el mundo. Pero ¿qué es exactamente la fotónica y por qué está marcando un antes y un después en el desarrollo tecnológico?
¿Qué es la fotónica?
La fotónica es la disciplina científica y tecnológica que estudia la generación, detección y manipulación de fotones, las partículas elementales de la luz. Su campo de aplicación es amplio e incluye desde las telecomunicaciones ópticas hasta la fabricación de dispositivos láser y sensores avanzados. Su impacto se extiende a sectores como la medicina, la industria o la investigación científica, lo que abre nuevas posibilidades para la innovación tecnológica.
La revolución fotónica: ventajas y aplicaciones
La fotónica supone una revolución tecnológica por varias razones fundamentales. En primer lugar, permite una velocidad de transmisión de datos tres órdenes de magnitud mayor que la electrónica convencional, así como capacidad de procesamiento en paralelo (usando diferentes longitudes de onda, por ejemplo), al utilizar luz en lugar de electrones para transportar información. Esta capacidad se traduce en conexiones de internet ultrarrápidas y en una computación veloz.
Otro de sus beneficios clave es su eficiencia energética. Los dispositivos fotónicos consumen menos electricidad y generan menos calor que sus equivalentes electrónicos, lo que los hace más sostenibles y adecuados para aplicaciones de gran escala. Además, la fotónica es menos susceptible a interferencias electromagnéticas. Así mejora su fiabilidad en entornos industriales y de telecomunicaciones. Esta ventaja se debe a que la transmisión de datos en sistemas fotónicos se basa en el uso de luz en lugar de señales eléctricas. Esto permite eliminar la vulnerabilidad a perturbaciones externas causadas por motores, antenas u otros dispositivos electrónicos presentes en estos entornos.
En términos de aplicaciones, la fotónica está revolucionando múltiples sectores:
- Telecomunicaciones: las fibras ópticas permiten una transmisión de datos más estable y con menor ruido. Así garantizan una mayor integridad de la señal en largas distancias, como ocurre con las redes actuales de fibra óptica. Además, el campo interdisciplinar de la radiofrecuencia fotónica (RF fotónica) integra tecnologías ópticas con sistemas de radiofrecuencia para optimizar el rendimiento en comunicaciones inalámbricas, permitiendo un procesamiento de señales más rápido, preciso y eficiente, así como filtrado avanzado y mayor ancho de banda.
- Medicina: desde cirugías láser hasta técnicas de imagen avanzada, la fotónica juega un papel clave en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades.
- Imágenes y visualización: las tecnologías de visualización, como las pantallas LED y OLED, así como las cámaras digitales y los microscopios avanzados, se basan en principios fotónicos.
- Industria: en estos entornos, donde la maquinaria genera fuertes campos electromagnéticos, la fotónica permite el desarrollo de sensores ópticos y sistemas de control más precisos y fiables, sin riesgo de degradación en la calidad de la señal.
- Energía: la conversión de luz en electricidad a través de paneles fotovoltaicos es una de sus aplicaciones más prometedoras.
- Computación: la creación de chips fotónicos permite aumentar exponencialmente la capacidad de procesamiento de datos.
- Defensa y seguridad: se utiliza en sistemas de detección y vigilancia, como los radares y los sistemas de comunicación seguros.
Retos y desafíos de la fotónica
A pesar de su enorme potencial, la adopción masiva de la fotónica enfrenta desafíos importantes. Uno de los principales retos es la compatibilidad de materiales, ya que la integración de semiconductores avanzados, como los del grupo III-V, en dispositivos fotónicos sigue siendo compleja. La fabricación de estos dispositivos también supone un desafío, dado que los procesos de producción requieren técnicas más sofisticadas que los chips electrónicos convencionales, lo que eleva los costes y dificulta la estandarización.
Otro obstáculo clave es la miniaturización y escalabilidad de los componentes fotónicos. A medida que la demanda de dispositivos más compactos y eficientes crece, es esencial desarrollar soluciones que permitan reducir su tamaño sin comprometer su rendimiento. Además, la producción a gran escala sigue siendo un reto, ya que la tecnología aún no ha alcanzado el nivel de industrialización de la electrónica tradicional.
El coste sigue siendo un factor determinante. La fotónica ofrece ventajas significativas, pero su producción todavía resulta más cara que la de las tecnologías electrónicas debido a la falta de estandarización en materiales y procesos de fabricación. A medida que la industria avanza, es fundamental reducir estos costes para fomentar su adopción masiva.
Finalmente, la innovación continua es imprescindible. La fotónica es un campo en constante evolución y su éxito dependerá de la inversión en investigación y desarrollo para superar estos desafíos y ampliar sus aplicaciones en distintos sectores.
Europa y el impulso a la fotónica: el papel clave de Vigo
Europa está impulsando la fotónica como una de las tecnologías clave para su transformación industrial y digital. La Comisión Europea ha identificado esta disciplina como estratégica dentro de su Estrategia Industrial, con especial foco en sectores como la automoción, la medicina y la Industria 4.0. Además, programas como el Chips Act han puesto en marcha iniciativas para fortalecer la capacidad de producción de chips fotónicos en el continente, como la línea piloto “PIXEurope” en Cataluña.
En este contexto, Vigo se ha posicionado como un polo tecnológico de referencia en fotónica. La ciudad albergará SPARC Foundry, el primer centro de producción de semiconductores fotónicos del sur de Europa, con una capacidad estimada de 90. 000 chips anuales a partir de principios del 2027. Este centro no sóolo atraerá inversiones y talento, sino que también consolidará a Galicia como un actor clave en el sector.
Dentro de este ecosistema tecnológico, Gradiant juega un papel clave aportando su experiencia en tecnologías fotónicas para el desarrollo de soluciones avanzadas en los sectores de comunicaciones, defensa, aeroespacial y seguridad. Su actividad abarca desde el diseño de componentes y circuitos de fotónica integrada hasta la micro-nanoelectrónica y la simulación electromagnética para la validación teórica de sistemas.
También trabaja con tecnologías emergentes como la radiofrecuencia fotónica, la computación e inferencia IA basada en fotónica integrada y la integración con sistemas cuánticos. Cuenta con laboratorios especializados en fotónica y cuántica, así como plataformas para el desarrollo de sensores de alta precisión y el procesamiento fotónico de señales, incluyendo la creación de prototipos funcionales en entornos de laboratorio. La colaboración entre Gradiant y la Universidad de Vigo está impulsando la investigación en este ámbito, con propuestas de proyectos innovadores centrados en nuevas aplicaciones de esta tecnología. Gracias a su capacidad para transferir conocimiento y desarrollar soluciones avanzadas, Gradiant contribuye de forma activa a posicionar a Galicia como un referente europeo en el sector.
Autora: Marta Castro López, responsable de Micro-Nanoelectrónica y Fotónica del Área de Comunicaciones Avanzadas
