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Cables de fibra rellenos de aire de alto rendimiento

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Cables de fibra rellenos de aire de alto rendimiento como alternativa para superar el límite de atenuación establecido por la dispersión del vidrio.

La próxima generación de fibra óptica podría estar un paso más cerca. Un nuevo estudio muestra que las fibras con un centro hueco, creadas por la Universidad de Southampton, pueden reducir la pérdida de potencia normalmente experimentada en vibras de vidrio estándares.

La crisis de la COVID-19 ha provocado que las personas de todo el mundo dependan como nunca en sus conexiones a internet. El creciente número de llamadas y seminarios por Zoom también ha demostrado la necesidad de respaldar los avances tecnológicos que lo ha hecho posible.

Durante más de cincuenta años, las fibras ópticas de fibra de vidrio de sílice han sido el medio de transmisión de elección para las comunicaciones ópticas de alta velocidad, respaldando los servicios basados en internet y la nube (cloud) y usados en los hogares y los negocios de todo el planeta. También se han empleado en instalaciones petroquímicas, la monitorización estructural de redes ferroviarias y puentes, endoscopios y otras muchas aplicaciones.

Sin embargo, debido a la “dispersión” de la luz en el interior del vidrio, una parte de la potencia transmitida se pierde, un proceso conocido como atenuación. Esta pérdida de potencia se convierte en un problema, ya la longitud de onda de la luz se reduce y provoca una limitación del rendimiento de aquellas aplicaciones que requieren longitudes de onda más cortas.

Contenido de la investigación

En este estudio, publicado en Nature Communications, los investigadores de la Universidad de Southampton han demostrado que guiando la luz a través de fibras rellenas de aire se consigue una alternativa a la hora de superar este límite de atenuación establecido por la dispersión del vidrio.

Un equipo del Centro de Investigación de Optoelectrónica (ORC) de esta universidad ha creado tres fibras con un núcleo “hueco” diferentes, con pérdidas comparables o menores a las obtenidas con fibras de vidrio sólidas en las longitudes de onda de 660, 850 y 1060 nanómetros. La menor atenuación en una fibra que guía la luz en el aire ofrece el potencial necesario para los avances en comunicaciones cuánticas, transmisión de datos y entrega de potencia por láser.

Francesco Poletti, profesor del ORC, afirma que “se han investigado muchas alternativas al vidrio y las tecnologías de guías de ondas desde la década los 70 para solventar este problema, casi siempre en vano”.

Cables de fibra rellenos de aire de alto rendimiento

Esta investigación indica que los cables de fibra rellenos de aire poseen el potencial de aumentar el rendimiento de las fibras ópticas actuales con varias longitudes de onda utilizadas. No sólo reducen la atenuación, sino que también aumentan las intensidades de láser, como las necesarias para derretir rocas o perforar pozos petrolíferos y producir láseres más eficientes para manufactura.

Tecnología aplicada a los nuevos cables

Las fibras desarrolladas son el resultado de más de diez años de investigación del ORC en el desarrollo de Nested Antiresonant Nodeless Fibres (NANF), un tipo especial de fibras con núcleo hueco que confinan la luz en el cuerpo central gracias a unas membranas de vidrio delgadas que rodean el núcleo. Las primeras fibras tenían atenuaciones de 5 dB, por ejemplo, un 30 por ciento de la transmisión de luz, por cada metro de fibra. Ahora, con la ayuda de la comunidad educativa de todo el mundo, estos datos se han mejorado diez mil veces, al lograr una atenuación de 5 dB cada 10 kilómetros.

Por lo tanto, “esta tecnología puede respaldar el desarrollo de centros de datos más rápidos con menor retardo para el usuario final, de giroscopios más precisos en misiones interplanetarias y de láseres más eficientes, por citar unos ejemplos”, añade el profesor Poletti.

Como parte del proyecto LightPipe, financiado por el ERC, el equipo de la Universidad de Southampton continúa trabajando en la mejora del rendimiento óptico de estas fibras para producir longitudes superiores a menor coste

El profesor Sir David Payne, Director del ORC, destaca que “un internet más rápido y fiable con mayor ancho de banda nos ayudará a mantener los actuales niveles de trabajo online y socialización y también aportará mejoras en áreas como videoconferencias 3D y realidad virtual”.

“Por lo tanto, parece que hemos identificado una solución que puede complementar e, incluso reemplazar, las fibras de sílice sólidas que han dominado las aplicaciones domésticas y comerciales durante medio siglo”, concluye Poletti.

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