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

La crisis de COVID-19 ha visto a personas de todo el mundo cambiar rápidamente su vida laboral y social en línea y las comunidades nunca han confiado más en Internet. El número cada vez mayor de llamadas y seminarios web de Zoom ha destacado la necesidad de seguir avanzando en la tecnología que lo ha hecho posible.

Durante más de 50 años, Las fibras ópticas hechas de vidrio de sílice han sido el medio de transmisión preferido para las comunicaciones ópticas de alta velocidad, lo que impulsa la Internet global y los servicios basados ​​en la nube utilizados por hogares y empresas en todo el mundo. También se utilizan para detectar instalaciones de petróleo y gas, vigilancia estructural de ferrocarriles y puentes, endoscopios médicos y muchas más aplicaciones como parte de un mercado global de $ 40 mil millones.

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

En este nuevo estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , Investigadores de la Universidad de Southampton han demostrado que guiar la luz a través de fibras llenas de aire ofrece una forma potencial de superar este límite de atenuación insuperable establecido por la dispersión del vidrio.

Un equipo del Centro de Investigación de Optoelectrónica (ORC) de la Universidad creó tres fibras de núcleo hueco diferentes, con pérdidas comparables o inferiores a las logradas en fibras de vidrio sólidas alrededor de longitudes de onda tecnológicamente relevantes de 660, 850 y 1, 060 nanómetros. La atenuación más baja, en una fibra que guía la luz por el aire, ofrece el potencial de avances en las comunicaciones cuánticas, transmisión de datos, y suministro de potencia láser.

El profesor Francesco Polett, del ORC, dijo:"Desde la década de 1970 se han investigado muchos tipos de vidrio alternativos y tecnologías de guía de ondas para tratar de resolver este problema, todo fue en vano."

"Nuestros hallazgos muestran que las fibras de núcleo hueco tienen el potencial de superar a las fibras ópticas actuales en varias longitudes de onda utilizadas en la tecnología óptica en la actualidad. No solo tienen una atenuación más baja, también pueden soportar intensidades de láser más altas, como los necesarios para derretir rocas y perforar pozos de petróleo, así como producir láseres más eficientes para la fabricación ".

El profesor Poletti agregó 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 preservar la polarización de la luz necesaria para producir sensores y endoscopios de imágenes más precisos.

Las fibras desarrolladas y reportadas en el documento son el resultado de más de diez años de investigación por parte de ORC en el desarrollo de fibras anidadas antiresonantes sin nudos (NANF), un tipo especial de fibras de núcleo hueco que confinan la luz en el vacío central gracias a las delgadas membranas de vidrio que rodean el núcleo. Sus primeras fibras tenían atenuaciones de 5 decibeles (dB), es decir, solo el 30% de la transmisión de luz, por cada metro de fibra. Nuevo entendimiento físico con contribuciones de la comunidad mundial, y un desarrollo sustancial en la tecnología de fabricación liderado por el equipo de Southampton, ahora han llevado a una de las fibras informadas en este estudio a mejorar esto en un factor de 10, 000 logrando una atenuación de solo 5 dB cada 10 kilómetros.

Prosiguió el profesor Poletti. "La tecnología que estamos desarrollando tiene el potencial de respaldar el desarrollo de centros de datos más rápidos con retrasos más cortos para el usuario final, giroscopios más precisos para misiones interplanetarias, fabricación basada en láser más eficiente, para nombrar sólo unos pocos."

El equipo de la Universidad de Southampton que ha inventado y desarrollado esta tecnología de fibra óptica con financiación del proyecto ERC Lightpipe sigue trabajando para mejorar el rendimiento óptico de estas fibras. mientras produce longitudes más largas a un costo menor.

Profesor Sir David Payne, director del Centro de Investigación de Optoelectrónica, adicional, "La capacidad de transmisión de las fibras ópticas es tan grande que nunca pensamos que llegaríamos al punto en que la usaríamos toda. Pero en los últimos cinco a diez años, Nos hemos dado cuenta de que ahora estamos cerca de hacer precisamente eso y el impacto de COVID-19 lo ha acelerado aún más. Esto significa que ya no podemos ajustar las fibras convencionales para extraer más capacidad, sino que debemos recurrir al enfoque de martillo de instalar una gran cantidad de cables de fibra nuevos. Esto es posible, pero aumenta los costos.

"Un más rápido, Internet más confiable con mayor ancho de banda nos ayudaría a mantener nuestros niveles actuales de trabajo y socialización en línea y también nos permitiría llevar esto más lejos en áreas como videoconferencia 3-D y realidad virtual ".

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