La próxima generación de cables de fibra óptica podría estar un paso más cerca, ya que un nuevo estudio ha demostrado que las fibras con un centro ahuecado, creadas en Southampton, podrían reducir la pérdida de potencia que se experimenta actualmente en las fibras de vidrio estándar.

La crisis de COVID-19 ha hecho que personas de todo el mundo cambien rápidamente su trabajo y su vida social y que las comunidades nunca hayan dependido tanto de Internet. El número cada vez mayor de llamadas de Zoom y seminarios web ha puesto de manifiesto la necesidad de seguir avanzando en la tecnología que lo ha hecho posible.

Durante más de 50 años, las fibras ópticas de vidrio de sílice han sido el medio de transmisión preferido para las comunicaciones ópticas de alta velocidad, alimentando la Internet global y los servicios basados en la nube que utilizan los hogares y las empresas en todo el mundo. También se utilizan para la detección de instalaciones de petróleo y gas, la supervisión estructural de ferrocarriles y puentes, los endoscopios médicos y muchas más aplicaciones como parte de un mercado mundial de 40.000 millones de dólares.

Sin embargo, debido a la "dispersión" de la luz dentro del vidrio, se pierde una fracción de la energía transmitida, proceso conocido como atenuación, y esta pérdida de energía se convierte en un problema cada vez mayor a medida que se acorta la longitud de onda de la luz. Esta mayor pérdida de transmisión a través de la fibra óptica plantea una grave limitación al rendimiento de todas las aplicaciones que requieren longitudes de onda más cortas.

En este nuevo estudio, publicado en Nature Communications, los investigadores de la Universidad de Southampton han demostrado que guiar la luz a través de fibras llenas de aire ofrece una posible forma de superar este límite de atenuación insuperable establecido por la dispersión del vidrio.

Un equipo del Centro de Investigación Optoelectrónica (ORC) de la Universidad creó tres fibras de núcleo hueco diferentes, con pérdidas comparables o inferiores a las logradas en las fibras de vidrio sólido en torno a longitudes de onda tecnológicamente relevantes de 660, 850 y 1060 nanómetros. La menor atenuación, en una fibra que guía la luz a través del aire, ofrece el potencial para avances en las comunicaciones cuánticas, la transmisión de datos y la entrega de energía láser.

El profesor Francesco Poletti, de la ORC, afirma: "Desde el decenio de 1970 se han investigado muchos tipos de vidrio alternativos y tecnologías de guía de ondas para tratar de resolver este problema, pero todo ha sido en vano".

"Nuestros hallazgos muestran que las fibras de núcleo hueco tienen el potencial de superar a las actuales fibras ópticas en varias longitudes de onda utilizadas en la tecnología óptica actual. No sólo tienen una menor atenuación, sino que también pueden soportar mayores intensidades de láser, como las necesarias para fundir rocas y perforar pozos de petróleo, así como producir láseres más eficientes para la fabricación".

El profesor Poletti añadió que las fibras de núcleo hueco también pueden transmitir pulsos de láser no distorsionados con niveles de potencia pico tan altos que serían inutilizables si se transmitieran por fibras de vidrio estándar, y preservan la polarización de la luz necesaria para producir sensores más precisos y endoscopios de imágenes.

Las fibras desarrolladas e informadas en el documento son el resultado de más de diez años de investigación del ORC en el desarrollo de las Fibras Anidadas Antirresonantes sin Nódulos (NANF), un tipo especial de fibras de núcleo hueco que confinan la luz en el vacío central gracias a las finas membranas de vidrio que rodean el núcleo. Sus primeras fibras tenían atenuaciones de 5 decibelios (dB), es decir, sólo un 30% de transmisión de luz, por cada metro de fibra. Los nuevos conocimientos físicos, con contribuciones de la comunidad mundial, y el importante desarrollo de la tecnología de fabricación dirigido por el equipo de Southampton, han llevado a que una de las fibras que figuran en este estudio mejore esto en un factor de 10.000 al lograr una atenuación de sólo 5 dB cada 10 kilómetros.

El profesor Poletti continuó. "La tecnología que estamos desarrollando tiene el potencial de apuntalar el desarrollo de centros de datos más rápidos con retrasos más cortos para el usuario final, giroscopios más precisos para misiones interplanetarias, una fabricación más eficiente basada en el láser, por nombrar sólo algunos".

El equipo de la Universidad de Southampton que ha inventado y desarrollado esta tecnología de fibra óptica con financiación del proyecto Lightpipe del ERC sigue trabajando en la mejora del rendimiento óptico de estas fibras, a la vez que produce longitudes más largas a un coste menor.

El profesor Sir David Payne, Director del Centro de Investigación de Optoelectrónica, añadió:

"La capacidad de transmisión de las fibras ópticas es tan grande que nunca pensamos que llegaríamos al punto en que la utilizaríamos toda. Pero en los últimos cinco a diez años, nos hemos dado cuenta de que estamos cerca de hacerlo y el impacto de COVID-19 lo ha acelerado aún más. Esto significa que ya no podemos modificar las fibras convencionales para extraer más capacidad, sino que debemos recurrir al método de mazo de instalar enormes cantidades de nuevos cables de fibra. Esto es posible, pero aumenta los costes.

"Una Internet más rápida y fiable con un mayor ancho de banda nos ayudaría a mantener nuestros niveles actuales de trabajo online y socialización y también nos permitiría llevar esto más lejos en áreas como la videoconferencia en 3D y la realidad virtual".

El profesor Poletti concluyó: "Estamos convencidos de que podríamos haber identificado finalmente una solución con el potencial de complementar, y en muchos casos, sustituir las fibras de sílice totalmente sólidas que han sido el pilar de las aplicaciones domésticas y comerciales durante medio siglo".

Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.