Mesa de fibra. Fuente: Universidad Macquarie
La fibra del grosor de un cabello humano ahora puede transportar el equivalente a más de 10 millones de conexiones a Internet domésticas de alta velocidad que funcionan a plena capacidad.
Un equipo de investigadores japoneses, australianos, holandeses e italianos ha establecido un nuevo récord de velocidad para fibra estándar, alcanzando 1,7 petabits en 67 km de fibra. La fibra, que contiene 19 núcleos, cada uno de los cuales puede transportar una señal, cumple con los estándares globales de tamaño de fibra, por lo que se puede utilizar sin grandes cambios en la infraestructura. Y utiliza menos procesamiento digital, lo que reduce significativamente la potencia requerida por bit transmitido.
Los investigadores de la Universidad de Macquarie respaldaron la invención mediante el desarrollo de un chip de vidrio 3D impreso con láser que permite el acceso de baja pérdida a 19 flujos de luz transportados por fibra óptica y garantiza la compatibilidad con los equipos de transmisión existentes.
La fibra fue desarrollada por el Instituto Nacional Japonés de Tecnología de la Información y las Comunicaciones (NICT, Japón) y Sumitomo Electric Industries, Ltd. (SEI, Japón) en colaboración con la Universidad Tecnológica de Eindhoven, la Universidad L’Aquila y la Universidad Macquarie.
Todo el tráfico de Internet del mundo es transportado por fibras ópticas, cada una de las cuales tiene un grosor de 125 micrones (comparable al grosor de un cabello humano). Estas fibras ópticas estándar conectan continentes, centros de datos, torres de telefonía móvil, estaciones terrenas satelitales y nuestros hogares y negocios.
En 1988, el primer cable submarino de fibra óptica a través del Atlántico tenía una capacidad de 20 megabits o 40.000 llamadas telefónicas sobre dos pares de fibra. Conocido como TAT 8, llegó justo a tiempo para respaldar el crecimiento de la World Wide Web. Pero pronto alcanzó su máxima capacidad.
El chip óptico de vidrio de la Universidad de Macquarie transfiere datos a una fibra óptica ultrarrápida. Fuente: Universidad Macquarie
La última generación de cables submarinos, como el cable Grace Hopper, que entró en servicio en 2022, transporta 22 terabits en cada uno de sus 16 pares de fibra. Eso es un millón de veces la capacidad de TAT 8, pero aún no es suficiente para satisfacer la demanda de transmisión de TV, videoconferencias y todas nuestras comunicaciones globales.
“Décadas de investigación en óptica en todo el mundo han permitido que la industria envíe más y más datos a través de fibras individuales”, dice el Dr. Simon Gross de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Macquarie. “Usaron diferentes colores, diferentes polarizaciones, coherencia de la luz y muchos otros trucos para manipular la luz”.
La mayoría de las fibras actuales tienen un solo núcleo que transporta múltiples señales de luz. Pero esta tecnología actual está prácticamente limitada a unos pocos terabits por segundo debido a la interferencia entre señales.
“Podríamos aumentar el rendimiento mediante el uso de fibras más gruesas. Sin embargo, las fibras más gruesas serían menos flexibles, más frágiles, menos adecuadas para cables de larga distancia y requerirían una revisión masiva de la infraestructura de fibra”, dice el Dr. Gross.
“Podríamos agregar más fibras. Pero cada fibra aumenta los costes y costes de los equipos, y necesitaríamos muchas más fibras”.
Para satisfacer la creciente demanda exponencial de flujo de datos, las empresas de telecomunicaciones necesitan tecnologías que ofrezcan más flujo de datos a menor costo.
La nueva fibra contiene 19 núcleos, cada uno de los cuales puede transportar una señal.
“Aquí en la Universidad de Macquarie, creamos una matriz de vidrio compacta con un patrón de guía de ondas grabado utilizando tecnología de impresión láser 3D. Permite la entrega simultánea de señales a 19 núcleos de fibra individuales con baja pérdida uniforme. Otros enfoques tienen pérdidas y tienen un número limitado de núcleos”, dice el Dr. Gross.
“Fue emocionante trabajar con los líderes japoneses en tecnología de fibra óptica. Espero ver esta tecnología en cables submarinos dentro de cinco a diez años”.
Otro científico involucrado en el experimento, el profesor Michael Withford de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Macquarie, cree que este avance en la tecnología de fibra óptica tiene implicaciones de gran alcance.
“El chip óptico se basa en décadas de investigación óptica en la Universidad de Macquarie”, dice el profesor Withford. “En el corazón de la tecnología patentada hay muchas aplicaciones, incluida la búsqueda de planetas que orbitan estrellas distantes, la detección de enfermedades e incluso la identificación de daños en las tuberías de alcantarillado”.
El artículo se publica en el número Conferencia de comunicaciones de fibra óptica (OFC) 2023.
Más información:
Georg Rademacher et al., Fibra multinúcleo de 19 núcleos acoplada aleatoriamente con un diámetro de revestimiento estándar, Conferencia de comunicaciones de fibra óptica (OFC) 2023 (2023). DOI: 10.1364/OFC.2023.Th4A.4