Amplificador óptico compacto revolucionario promete comunicaciones espaciales y de fibra sin ruido

Investigadores de la Universidad Chalmers de Tecnología han desarrollado un amplificador óptico que esperan revolucionará tanto la comunicación espacial como de fibra. El nuevo amplificador ofrece alto rendimiento, es lo suficientemente compacto para integrarse en un chip de solo milímetros de tamaño, y crucialmente, no genera ruido excesivo.

Comunicación óptica: información a largas distancias

La comunicación óptica hace posible enviar información a distancias muy largas. La tecnología es útil en una gama de aplicaciones, como comunicación espacial y en cables de fibra óptica para tráfico de internet.

Con comunicación basada en luz, en lugar de ondas de radio, podríamos, por ejemplo, enviar rápidamente imágenes de alta resolución desde Marte. La información, transportada por haces láser, podría enviarse con alta velocidad desde un transmisor en el planeta a un receptor en la Tierra o en la Luna. La comunicación óptica también nos permite usar internet alrededor del mundo — ya sea que la señal se transfiera en cables de fibra óptica bajo el lecho marino o se transmita inalámbricamente.

Problema: amplificadores añaden ruido que degrada la señal

Debido a que la luz — que transporta la información entre dos puntos distantes — pierde potencia en el camino, se necesitan muchos amplificadores ópticos. Sin amplificadores, hasta el 99 por ciento de la señal en un cable de fibra óptica desaparecería dentro de 100 kilómetros.

Un problema bien conocido en comunicación óptica, sin embargo, es que estos amplificadores añaden ruido excesivo que deteriora significativamente la calidad de la señal que quieres enviar o recibir. La amplificación de luz en el proyecto de Chalmers se basa en un principio conocido como efecto Kerr, que hasta ahora es el único enfoque conocido que amplifica luz sin causar ruido excesivo significativo. El principio se ha demostrado antes, pero nunca en un formato tan compacto — versiones previas eran demasiado voluminosas para ser útiles. El nuevo amplificador cabe en un chip pequeño de solo unos milímetros de tamaño, comparado con amplificadores previos que han sido varios miles de veces más grandes.

Ventajas: operación onda continua (CW), colocación dispersa, costo-efectivo

Adicionalmente, los nuevos amplificadores ofrecen un nivel de rendimiento lo suficientemente alto que pueden colocarse más espaciadamente, haciéndolos una opción más costo-efectiva. También funcionan en operación de onda continua (CW) en lugar de solo operación pulsada.

"Lo que demostramos aquí representa la primera operación CW con ruido extremadamente bajo en un chip integrado compacto. Esto proporciona una oportunidad realista para uso práctico en una variedad de aplicaciones. Dado que es posible integrar el amplificador en módulos muy pequeños, puedes obtener soluciones más baratas con mucho mejor rendimiento, haciendo esto muy interesante para actores comerciales a largo plazo", dijo el Profesor Peter Andrekson. "Puede tener muchos usos prácticos, no solo en comunicación, sino en áreas incluyendo computadoras cuánticos, varios sistemas de sensores, y en metrología al hacer mediciones atmosféricas desde satélites para monitoreo de la Tierra."