El equipo establece un nuevo récord de velocidad para la fibra óptica estándar de la industria

Una fibra óptica del grosor de un cabello humano ahora puede transportar el equivalente a más de 10 millones de conexiones rápidas a Internet en el hogar funcionando a plena capacidad.

Un equipo de investigadores japoneses, australianos, holandeses e italianos ha establecido un nuevo récord de velocidad para una fibra óptica estándar de la industria, logrando 1,7 petabits en una longitud de fibra de 67 km. La fibra, que contiene 19 núcleos, cada uno de los cuales puede transportar una señal, cumple con los estándares globales para el tamaño de la fibra, lo que garantiza que se pueda adoptar sin cambios masivos en la infraestructura. Y utiliza menos procesamiento digital, lo que reduce en gran medida la potencia requerida por bit transmitido.

Los investigadores de la Universidad de Macquarie respaldaron la invención mediante el desarrollo de un chip de vidrio impreso con láser en 3D que permite un acceso de baja pérdida a los 19 flujos de luz transportados por la fibra 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) y el trabajo se realizó en colaboración con la Universidad Tecnológica de Eindhoven, Universidad de L’Aquila. y la Universidad Macquarie.

Todo el tráfico de Internet del mundo se transporta a través de fibras ópticas que tienen un grosor de 125 micrones cada una (comparable al grosor de un cabello humano). Estas fibras estándar de la industria conectan continentes, centros de datos, torres de telefonía móvil, estaciones terrestres satelitales y nuestros hogares y negocios.

Allá por 1988, el primer cable submarino de fibra óptica a través del Atlántico tenía una capacidad de 20 Megabits o 40.000 llamadas telefónicas, en dos pares de fibras. Conocido como TAT 8, llegó justo a tiempo para respaldar el desarrollo de la World Wide Web. Pero pronto estuvo lleno.

La última generación de cables submarinos, como el cable Grace Hopper, que entró en servicio en 2022, transporta 22 Terabits en cada uno de los 16 pares de fibra. Eso es un millón de veces más capacidad que TAT 8, pero aún no es suficiente para satisfacer la demanda de transmisión de TV, videoconferencias y todas nuestras otras comunicaciones globales.

«Décadas de investigación 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. «Han usado diferentes colores, diferentes polarizaciones, coherencia de 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 las señales.

«Podríamos aumentar la capacidad mediante el uso de fibras más gruesas. Pero las fibras más gruesas serían menos flexibles, más frágiles, menos adecuadas para cables de larga distancia y requerirían una reingeniería masiva de la infraestructura de fibra óptica», dice el Dr. Gross.

«Podríamos simplemente agregar más fibras. Pero cada fibra agrega gastos generales y costos al equipo, y necesitaríamos muchas más fibras».

Para satisfacer la creciente demanda exponencial de movimiento de datos, las empresas de telecomunicaciones necesitan tecnologías que ofrezcan un mayor flujo de datos a un costo reducido.

La nueva fibra contiene 19 núcleos, cada uno de los cuales puede transportar una señal.

«Aquí en la Universidad de Macquarie, hemos creado un chip de vidrio compacto con un patrón de guía de ondas grabado mediante una tecnología de impresión láser 3D. Permite la alimentación de señales en los 19 núcleos individuales de la fibra simultáneamente con bajas pérdidas uniformes. Otros enfoques tienen pérdidas y están limitados en el número de núcleos», dice el Dr. Gross.

«Ha sido emocionante trabajar con los líderes japoneses en tecnología de fibra óptica. Espero que veamos esta tecnología en cables submarinos dentro de cinco a 10 años».

Otro investigador 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 sobre óptica en la Universidad de Macquarie», dice el profesor Withford. «La tecnología patentada subyacente tiene 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 aguas residuales».

El artículo se publica en las actas de la Conferencia de comunicación de fibra óptica (OFC) 2023.