.webp)
Los ingenieros eléctricos han superado barreras clave que limitan la distancia que la información puede recorrer en cables de fibra óptica sin que un receptor la descifre con precisión. Obtenido del sitio web de UC San Diego.
Investigadores en fotónica de la Universidad de California en San Diego han aumentado la potencia máxima (y, por lo tanto, la distancia) a la que se pueden enviar señales ópticas a través de fibras ópticas. Este avance tiene el potencial de aumentar la velocidad de transmisión de datos de los cables de fibra óptica que sirven como columna vertebral de internet, cable, redes inalámbricas y telefonía fija. La investigación se publicó en la edición del 26 de junio de la revista Science.
El nuevo estudio presenta una solución a un antiguo obstáculo para aumentar las tasas de transmisión de datos en fibra óptica: más allá de un nivel de potencia umbral, los aumentos de potencia adicionales distorsionan irreparablemente la información que viaja a través del cable de fibra óptica.
Los sistemas de fibra óptica actuales son como arenas movedizas. En estas arenas, cuanto más se lucha, más rápido se hunde. Con la fibra óptica, a partir de cierto punto, cuanta más potencia se añade a la señal, mayor es la distorsión, lo que impide un mayor alcance. Nuestro enfoque elimina este límite de potencia, lo que a su vez amplía la distancia que pueden recorrer las señales en la fibra óptica sin necesidad de un repetidor, afirmó Nikola Alic, investigador del Instituto Qualcomm, autor correspondiente del artículo científico y director del experimento.
En experimentos de laboratorio, los investigadores de la Universidad de California en San Diego lograron descifrar con éxito la información después de que esta viajara ¡GUAUU! 12.000 kilómetros a través de cables de fibra óptica con amplificadores estándar y sin repetidores, que son regeneradores electrónicos.
Los nuevos hallazgos eliminan eficazmente la necesidad de regeneradores electrónicos instalados periódicamente a lo largo del enlace de fibra. Estos regeneradores son, en realidad, supercomputadoras y deben aplicarse a cada canal de la transmisión. La regeneración electrónica en la transmisión moderna de ondas de luz, que transporta entre 80 y 200 canales, también determina el coste y, lo que es más importante, impide la construcción de una red óptica transparente. En consecuencia, la eliminación de la regeneración electrónica periódica cambiará drásticamente la economía de la infraestructura de red, lo que a la larga conducirá a una transmisión de información más económica y eficiente.
El avance de este estudio se basa en los peines de frecuencia de banda ancha desarrollados por los investigadores. El peine de frecuencia descrito en este artículo garantiza que las distorsiones de la señal —denominadas «diafonía»— que surgen entre los flujos agrupados de información que recorren largas distancias a través de la fibra óptica sean predecibles y, por lo tanto, reversibles en el extremo receptor de la fibra.
“La diafonía entre los canales de comunicación dentro de un cable de fibra óptica obedece a leyes físicas fijas. No es aleatoria. Ahora comprendemos mejor la física de la diafonía. En este estudio, presentamos un método para aprovechar la diafonía y eliminar la barrera de potencia de la fibra óptica”, explicó Stojan Radic, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UC San Diego y autor principal del artículo científico. “Nuestro enfoque condiciona la información incluso antes de enviarla, de modo que el receptor esté libre de la diafonía causada por el efecto Kerr”.
Los experimentos fotónicos fueron realizados en el Instituto Qualcomm de la Universidad de California en San Diego por investigadores del Grupo de Sistemas Fotónicos dirigido por Radic.
Transmisión de datos perfecta
El enfoque de los investigadores de la UC San Diego es similar al de un concertino que afina varios instrumentos de una orquesta al mismo tono al comienzo de un concierto. En una fibra óptica, la información se transmite a través de múltiples canales de comunicación que operan a diferentes frecuencias. Los ingenieros eléctricos utilizaron su peine de frecuencia para sincronizar las variaciones de frecuencia de los diferentes flujos de información óptica, llamados "portadores ópticos", que se propagan a través de la fibra óptica. Este enfoque compensa de antemano la diafonía que se produce entre los múltiples canales de comunicación dentro de la misma fibra óptica. El peine de frecuencia también garantiza que la diafonía entre los canales de comunicación sea reversible.
“Tras multiplicar por 20 la potencia de las señales ópticas que enviamos, aún pudimos restaurar la información original al usar peines de frecuencia desde el principio”, afirmó Eduardo Temprana, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica de la UC San Diego y primer autor del artículo. El peine de frecuencia garantizó que el sistema no acumulara distorsiones aleatorias que impiden reensamblar el contenido original en el receptor.
Los experimentos de laboratorio incluyeron configuraciones con tres y cinco canales ópticos, que interactúan entre sí dentro de los cables de fibra óptica de sílice. Los investigadores señalan que este enfoque podría utilizarse en sistemas con muchos más canales de comunicación. La mayoría de los cables de fibra óptica actuales incluyen más de 32 de estos canales, que interactúan entre sí.
En el artículo científico, los investigadores describen su método de referencia de frecuencia para precompensar los efectos no lineales que se producen entre los canales de comunicación dentro del cable de fibra óptica. La información se predistorsiona inicialmente de forma predecible y reversible al enviarse a través de la fibra óptica. Con el peine de frecuencia, la información puede descifrarse y restaurarse por completo en el extremo receptor de la fibra óptica.
"Estamos previniendo los efectos de distorsión que se producirán en la fibra óptica", dijo Bill Kuo, científico investigador del Instituto Qualcomm, responsable del desarrollo del peine en el grupo.
El mismo grupo de investigación publicó el año pasado un artículo teórico en el que se destacaba que los resultados experimentales que ahora están publicando eran teóricamente posibles.
Aun no se han publicado comentarios.