Los investigadores desarrollan un nuevo amplificador que podr铆a duplicar la capacidad de los cables de fibra 贸ptica


M谩s de 3.400 millones de personas est谩n conectadas a Internet, colocando una demanda cada vez mayor en la industria de las telecomunicaciones para proporcionar mayor, mejor y m谩s r谩pido ancho de banda a los usuarios. Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han dado un paso importante para abordar esa necesidad desarrollando un nuevo tipo de amplificador de fibra 贸ptica que potencialmente podr铆a duplicar la capacidad de transmisi贸n de informaci贸n de los cables de fibra 贸ptica.

La mayor parte de los datos para el viaje de Internet en cables de fibra 贸ptica, que se componen de conjuntos de hilos que transmiten luz l谩ser. A medida que la fibra se hace m谩s larga, sin embargo, se pierde energ铆a debido a la atenuaci贸n.聽A finales de los 80 y principios de los 90, los investigadores descubrieron que podr铆an mitigar esta p茅rdida desarrollando amplificadores de fibra 贸ptica en l铆nea.

En ese momento, los l谩ser funcionaban a una longitud de onda de 1,3 micrones, o 1,300 nan贸metros (nm). Sin embargo, no se desarrollaron amplificadores 贸pticos que funcionaran bien en esa regi贸n. Los investigadores fueron capaces de desarrollar un amplificador a 1,55 micras, o 1,550 nm, por lo que los sistemas de transmisi贸n l谩ser fueron cambiados a coincidir. Al mismo tiempo, descubrieron que los amplificadores 贸pticos en l铆nea les permiti贸 amplifican muchos l谩seres diferentes al mismo tiempo, un descubrimiento que aument贸 la capacidad de transportar informaci贸n de una sola fibra 贸ptica de 155 megabits un segundo a m谩s de un terabit un segundo. Si bien se trata de un enorme aumento, sigue siendo una cantidad limitada de informaci贸n, que requiere muchos cables para transmitir.

Despues de聽25 a帽os el equipo de Livermore estaba trabajando en l谩seres de fibra 贸ptica dopados con neodimio, los cuales se miden a 1,330 nm (1,33 micras), 1,064 nm (1,064 micras) y 920 nm. El equipo construy贸 una fibra 贸ptica personalizada que suprimi贸 el l谩ser a 1.064 nm y amplific贸 la luz preferentemente a 920 nm. En el curso de la prueba del l谩ser de 920 nm, el equipo observ贸 en los espectros fluorescentes que la fibra tambi茅n mostraba signos de amplificaci贸n a 1.400-1.450 nm, una longitud de onda que nunca funcion贸 previamente.

Los amplificadores de fibra anteriores no suprimieron el l谩ser a 1.064 nm y tambi茅n se observ贸 que sufr铆an de un efecto conocido como absorci贸n de estado excitado en la regi贸n de 1.330 nm. Este efecto realmente causa la p茅rdida de fibra para aumentar cuando se aplica-la luz de bombeo opuesto del efecto deseado, que es generar ganancia 贸ptica.

A continuaci贸n, el equipo redise帽贸 la fibra para suprimir la acci贸n del l谩ser a 1,064 nm y 920 nm. Esta nueva fibra, que elimina completamente el potencial de l谩ser a 920 nm o 1.064 nm, ahora s贸lo puede proporcionar ganancia en la transici贸n l谩ser de 1.330 nm. La absorci贸n por estado excitado todav铆a impide la amplificaci贸n a 1.330 nm, pero la l铆nea l谩ser amplifica la luz a trav茅s de un amplio rango de longitudes de onda.聽Los investigadores desarrollan un nuevo amplificador que podr铆a duplicar la capacidad de los cables de fibra 贸ptica.

la nueva fibra optica

Vista frontal de la nueva fibra 贸ptica. La fibra tiene un di谩metro exterior de 126 micras y las caracter铆sticas observables est谩n separadas por 6,6 micras. El punto central est谩 dopado con iones de neodimio, el mismo dopante usado en los l谩seres de NIF, pero el material es vidrio de s铆lice fundido en lugar de vidrio de fosfato. Los puntos brillantes son inclusiones GRIN (铆ndice de gradiente), y las manchas oscuras son s铆lice fundida dopada con fl煤or, que tienen un 铆ndice de refracci贸n menor que la s铆lice fundida no dopada. Cr茅dito: Lawrence Livermore National Laboratory

 

El equipo descubri贸 que de 1,390 nm a 1,460 nm hay ganancia 贸ptica positiva significativa, y esta nueva fibra genera potencia l谩ser y ganancia 贸ptica con una eficiencia relativamente buena. Este descubrimiento abre el potencial para que las fibras 贸pticas instaladas operen en una regi贸n de transmisi贸n conocida como banda E, adem谩s de las bandas C y L donde actualmente operan, duplicando efectivamente el potencial de transmisi贸n de informaci贸n de una 煤nica fibra 贸ptica.

鈥淓l principal componente faltante para operar una red de telecomunicaciones en esta regi贸n de longitud de onda ha sido el amplificador de fibra 贸ptica鈥. 鈥淟o que hemos hecho es crear algo que se ver谩 como un amplificador convencional de fibra de erbio, pero en una regi贸n de longitud de onda adyacente, duplicando la capacidad de carga de un amplificador de fibra 贸ptica.鈥

dijo Jay Dawson, subdirector del programa de DoD Technologies en el NIF y Photon Science Directorate

Los amplificadores permitir铆an potencialmente a las compa帽铆as de telecomunicaciones apalancar m谩s fuertemente su base instalada de equipos, requiriendo menos inversi贸n de capital que el nuevo cable, lo que resultar铆a en un mayor ancho de banda y menores costos para el usuario final. La instalaci贸n de un nuevo cable es costosa; Un proveedor de servicios no s贸lo debe comprar nuevos cables, sino tambi茅n someterse a los grandes gastos de cavar trincheras para instalar el nuevo cable.

鈥淢ediante el uso de la fibra que hemos desarrollado, se podr铆a construir un conjunto de amplificadores de fibra 贸ptica que se ver铆a virtualmente id茅ntica en tecnolog铆a a los amplificadores de fibra que ya existen. En lugar de tener que colocar otro cable caro, podr铆a instalar estos nuevos amplificadores en los mismos edificios que los amplificadores de corriente, lo que resulta en el doble de ancho de banda en los cables de corriente鈥.

鈥淧ara m铆, eso es lo que es emocionante al respecto鈥, agreg贸. 鈥淓s algo que nadie ha podido hacer anteriormente, y el potencial es realmente hacer una gran diferencia鈥.

鈥淓sto parec铆a ser un descubrimiento significativo que podr铆a resolver un problema en la industria de las telecomunicaciones, que es un mercado grande e importante, pero se necesitaba m谩s I + D鈥, dijo Michael Sharer, gerente de IPO para la comercializaci贸n de tecnolog铆a. 鈥淓l comit茅 de la FDI consider贸 que este era un proyecto importante para financiar desde este punto de vista鈥.

dijo Dawson.

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