La economía digital se encuentra en un estado de crecimiento constante, y la necesidad de una red de comunicaciones ópticas de alta calidad es más crucial que nunca. La nueva era digital impone nuevas exigencias a la investigación y el desarrollo de la fibra óptica de próxima generación.
El Ciclo de Desarrollo de las Fibras Ópticas
El desarrollo de nuevas fibras ópticas es un proceso que lleva tiempo y consta de tres etapas principales. Primero, se inicia la investigación teórica y se busca el consenso entre la comunidad académica e industrial. En segundo lugar, se establece la capacidad de producción industrial y se realizan pruebas en laboratorio y condiciones de red en funcionamiento. Por último, se estandariza el producto y se lanza a gran escala en la industria.
Un ejemplo concreto es la fibra G.654.E. En 2010, se comenzó la investigación sobre fibras ópticas de ultra baja atenuación y alta área efectiva. Para 2014, se habían completado las muestras de prototipo y las pruebas de transmisión de laboratorio. En 2016, se realizó la primera prueba en tierra de cables ópticos G.654. Al año siguiente, en 2017, la UIT-T publicó el estándar G.654.E. En los años 2018 y 2019, los operadores de telecomunicaciones y las redes eléctricas llevaron a cabo validaciones bajo condiciones de red en funcionamiento. Finalmente, en 2022, la fibra G.654.E se implementó a gran escala en la red, con millones de núcleos por kilómetro.
Este ciclo de desarrollo ilustra la paciencia y dedicación requerida para llevar una nueva fibra óptica al mercado. Dado que el proceso es largo, es esencial anticipar la dirección en la que evolucionará la red óptica en las próximas dos décadas y las nuevas aplicaciones que surgirán.
Requisitos para la Próxima Generación de Fibras Ópticas
La próxima generación de fibras ópticas debe cumplir con tres características fundamentales: alto rendimiento, alta capacidad y bajo costo. Estas características son esenciales para abordar las demandas crecientes de conectividad y ancho de banda en la economía digital en constante expansión.
Alto Rendimiento
Mejorar la uniformidad del ancho de banda y reducir la atenuación son dos aspectos clave del alto rendimiento de las fibras ópticas. Una uniformidad mejorada del ancho de banda garantiza una transmisión de datos estable y confiable, mientras que la reducción de la atenuación permite que las señales viajen distancias más largas sin pérdida de calidad.
Alta Capacidad
La alta capacidad es esencial para satisfacer la creciente demanda de datos en la economía digital. La próxima generación de fibras ópticas debe ser capaz de soportar un aumento constante en la capacidad durante las próximas dos décadas o más. Esto implica la capacidad de transmitir grandes volúmenes de datos a velocidades cada vez más altas.
Bajo Costo
El factor de costo es crucial, especialmente en un entorno altamente competitivo. Las fibras ópticas de próxima generación deben ser eficientes en términos de costo de producción y despliegue, lo que permitirá una expansión más rápida de la infraestructura de comunicaciones ópticas.
Tecnologías Emergentes en el Desarrollo de Fibras Ópticas de Próxima Generación
Dos tecnologías clave están en desarrollo para cumplir con los requisitos de los cables de fibras ópticas: la multiplexación espacial (SDM) y las fibras ópticas de núcleo hueco.
Multiplexación Espacial (SDM)
La multiplexación espacial, o SDM, es una técnica que permite multiplexar señales en diferentes ubicaciones espaciales, similar a aumentar el número de carriles en una carretera para aumentar la capacidad de tráfico. En el contexto de las fibras ópticas, esto significa la posibilidad de transmitir múltiples señales en diferentes núcleos o modos de la fibra.
Existen diferentes tipos de fibras ópticas SDM, que incluyen:
- Fibras con múltiples núcleos: Estas fibras cuentan con varios núcleos dentro de una sola fibra óptica, lo que permite la transmisión de múltiples señales de manera simultánea.
- Fibras con pocos modos: Estas fibras restringen la cantidad de modos de propagación de la luz, lo que reduce la interferencia y permite una transmisión más eficiente.
- Fibras con momento angular orbital: Esta tecnología utiliza el momento angular orbital de la luz para multiplexar señales, lo que proporciona una forma innovadora de aumentar la capacidad de transmisión.
Actualmente, varios países han comenzado pruebas en red de fibras ópticas SDM, lo que demuestra un avance significativo en esta tecnología.
Fibras Ópticas de Núcleo Hueco
Las fibras ópticas de núcleo hueco, como su nombre indica, tienen un interior hueco en comparación con las fibras ópticas convencionales. Esta característica es fundamental ya que la velocidad de propagación de la luz en el vacío es de 300,000 kilómetros por segundo, mucho más rápida que la velocidad de propagación en un medio de vidrio.
La fibra óptica de núcleo hueco aprovecha esta propiedad de la luz para reducir significativamente las pérdidas de señal en la fibra óptica. Esto se traduce en menores retardos y un mayor ancho de banda, lo que la convierte en una opción prometedora para aplicaciones que requieren una transmisión rápida y eficiente de datos.
Avances en Fibras Ópticas de Próxima Generación
A nivel global, la investigación y desarrollo en fibras ópticas de próxima generación está en pleno auge. Los fabricantes japoneses se han asociado con socios europeos para desplegar la primera fibra óptica de núcleo hueco en Italia, lo que representa un avance significativo en esta tecnología. Además, han logrado importantes progresos en fibras ópticas de múltiples núcleos, especialmente en cables submarinos, donde la capacidad de transmisión es esencial.
En los Estados Unidos, gigantes tecnológicos como Microsoft están acelerando el proceso de industrialización de las fibras de núcleo hueco. A finales de 2022, Microsoft anunció la adquisición de Lumenisity, una destacada startup en este campo, lo que indica un fuerte interés en esta tecnología innovadora.
Conclusión
La economía digital en constante expansión exige una red de comunicaciones ópticas de alta calidad que pueda satisfacer las crecientes demandas de conectividad y ancho de banda. El desarrollo de fibras ópticas de próxima generación es esencial para lograr este objetivo. Y las tecnologías emergentes como la multiplexación espacial y las fibras ópticas de núcleo hueco están desempeñando un papel crucial en la revolución digital.
Si bien el ciclo de desarrollo de nuevas fibras ópticas es largo y requiere paciencia, los avances recientes y las colaboraciones internacionales demuestran un compromiso firme en la búsqueda de soluciones que impulsen la conectividad en las próximas décadas. Las fibras ópticas de próxima generación prometen un alto rendimiento, alta capacidad y un menor costo. Esto allana el camino para una economía digital aún más vibrante y conectada.