Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio han fabricado un módulo multiplexor / demultiplexor basado en una propiedad de la luz que no se explotaba en los sistemas de comunicaciones:el vórtice óptico. Estos dispositivos serán cruciales para mejorar las redes ópticas, que son la columna vertebral de Internet actual, para que puedan satisfacer las demandas de tráfico del mañana.

En nuestra era centrada en la comunicación, El tráfico de Internet ha aumentado rápidamente. Las enormes cantidades de datos que viajan a través de Internet están habilitadas por enormes redes troncales, generalmente involucra millones de conexiones implementadas usando tecnología de comunicación óptica. Previendo que este aumento en el flujo de datos no se detendrá pronto, Los investigadores de todo el mundo están buscando formas de desarrollar y mejorar las comunicaciones ópticas.

Una técnica ubicua en las comunicaciones electrónicas modernas es la multiplexación, que es una forma de maximizar el uso del ancho de banda disponible. La multiplexación consiste en empaquetar múltiples señales en una sola señal que se puede enviar a través de un medio compartido, como una fibra óptica. Luego, la señal compleja recibida se demultiplexa en el receptor y cada señal simple se enruta a su destino previsto. En la actualidad, se utilizan múltiples enfoques de multiplexación para lograr velocidades de más de 100 gbits / sa través de redes ópticas.

Sin embargo, necesitamos encontrar una manera de meter más datos en señales ópticas sin requerir más energía y a bajo costo; es decir, se necesitan nuevas tecnologías de multiplexación. Los métodos prometedores recientes implican aprovechar las propiedades de la luz que no se utilizan convencionalmente para la comunicación para codificar señales independientes. Por ejemplo, ya se ha empleado la polarización de la luz y se han propuesto aplicaciones prácticas.

Por otra parte, hay otra característica de la luz, llamado "vórtice óptico", que se puede explotar. Este fue el foco de una investigación llevada a cabo en el Instituto de Tecnología de Tokio, dirigido por el profesor asistente Tomohiro Amemiya. "El vórtice óptico transporta el momento angular orbital de la luz y se puede utilizar para multiplexar señales asignando cada señal a una onda de luz de diferente momento, "explica Amemiya. La aplicación del vórtice óptico para la multiplexación de señales representa un territorio sin explotar con un gran potencial.

Por supuesto, incluso pensar en codificar señales en ondas de luz con diferentes vórtices ópticos y transmitirlas, primero es necesario diseñar e implementar los circuitos necesarios para las operaciones de multiplexación y demultiplexación. Por lo tanto, el equipo de investigación diseñó y fabricó un módulo de multiplexación / demultiplexación de momento angular orbital.

Su dispositivo fue fabricado para tomar cinco señales independientes como entrada. Usando una combinación de dos pequeñas estructuras de circuito, llamado acoplador de estrella y generador de vórtice óptico, cada una de las cinco señales está "codificada" con un momento angular óptico único. La señal de salida consta de una combinación de las cinco señales, y el circuito receptor solo tiene que realizar la operación de multiplexación a la inversa (demultiplexación) para terminar nuevamente con las cinco señales independientes.

El módulo fabricado se muestra en la Figura 1. Las puntas curvas de las guías de ondas del generador de vórtice óptico estaban hechas de silicio y medían unos pocos micrómetros. El proceso de fabricación del generador de vórtice óptico se había informado en investigaciones anteriores, y el trabajo ahora realizado por el equipo demuestra una aplicación concreta de esta tecnología.

Los dispositivos y las técnicas de multiplexación como las demostradas por el equipo serán cruciales en un futuro muy próximo. "Es cierto que la demanda de sistemas de alta capacidad con bajo costo y menores pérdidas de energía seguirá aumentando en el futuro, "afirma Amemiya. Afortunadamente, Seguramente habrá más formas de mejorar los sistemas de comunicaciones actuales mediante la explotación de las propiedades sin explotar de la luz para llevarnos un paso adelante en nuestra era de las comunicaciones.