Una fibra óptica avanzada

Una nueva fibra óptica hueca reduce en gran medida el "ruido" que interfiere con las señales que transmite en comparación con las fibras monomodo que se utilizan ahora ampliamente, según informan investigadores de la Universidad de Rochester.

La fibra hueca anti-resonante, creada por investigadores de la Universidad de Florida Central, produce mil veces menos "ruido", y los niveles más bajos jamás registrados de interferencia causada por los fonones acústicos que surgen del vidrio en la fibra a temperatura ambiente.

Para documentar esto, los investigadores del laboratorio de William Renninger, profesor asistente de óptica, desarrollaron una técnica de medición altamente sensible. Sus hallazgos fueron publicados en un artículo publicado en la revista APL Photonics.

"Es una fibra muy valiosa, y a pesar de que los investigadores y algunas empresas se interesaron mucho por ella, nadie había estudiado realmente el comportamiento de los fonones soportados por la estructura, y hasta qué punto reducía realmente el 'ruido'", dice Renninger, experto en óptica no lineal experimental y teórica.

Los resultados del laboratorio demuestran de manera concluyente que la fibra es una "plataforma prometedora para aplicaciones de bajo ruido, como para el procesamiento de información cuántica y las comunicaciones ópticas", escribe el autor principal Arjun Iyer, un investigador asociado graduado en el laboratorio de Renninger.

La fibra anti-resonante de núcleo hueco presenta una disposición única de siete capilares huecos dispuestos alrededor de un núcleo hueco dentro de la fibra. (Foto: Arjun Iyer/Renninger lab/University of Rochester)

La palabra "ruido" se refiere a cualquier perturbación que enmascare o interrumpa una señal enviada por la luz a través de una fibra óptica. Una de estas perturbaciones es causada por los fonones, que son ondas acústicas o sonoras cuantizadas que se producen a nivel atómico y subatómico, en este caso en el cristal de una fibra óptica.

Los fonones hacen que un rayo de luz se "disperse" por las ondas acústicas, creando rayos de diferentes frecuencias o colores que pueden interferir con el rayo principal y reducir su energía. Aunque algunas formas de dispersión pueden ser útiles para aplicaciones específicas, interfiere con las aplicaciones cuánticas e incluso con las comunicaciones ópticas básicas.

El ruido puede reducirse enfriando las fibras a temperaturas criogénicas extremadamente bajas, pero eso es "muy caro y complicado", dice Renninger. Otro método es intentar usar complicados algoritmos de corrección de errores para corregir el ruido.

La fibra hueca anti-resonante, sin embargo, representa una solución sencilla que funciona incluso a temperatura ambiente. Creada por el co-autor Rodrigo Amezcua Correa y otros investigadores del CREOL, el Colegio de Óptica y Fotónica de la Universidad de Florida Central, la fibra presenta una disposición única de siete capilares huecos dispuestos alrededor de un núcleo hueco dentro de la fibra.

Esto resulta en una superposición mínima entre la capa exterior de la fibra de vidrio y la luz que viaja a través del núcleo, eliminando la interferencia de los fonones acústicos que emanan del vidrio.

Las pruebas del laboratorio de Renninger mostraron que la disposición es 10 veces más efectiva en la reducción de ruido que otros diseños de fibra hueca. "El poco ruido que queda es causado por las ondas acústicas en el aire dentro de la fibra, así que si evacuaras el aire sería otras 100 veces más efectivo", dice Renninger. "Tendrías un ruido increíblemente bajo. Si el destino del mundo dependiera de reducir el ruido acústico en las fibras ópticas, este es el que querrías usar". (Fuente: NCYT Amazings)