Hacia un uso práctico de los amplificadores ópticos sensibles a la fase
Los amplificadores ópticos son esenciales para los sistemas de comunicaciones ópticas, ya que compensan las pérdidas inducidas por la fibra de transmisión, lo cual garantiza la integridad de la señal que contiene la información transmitida. Puesto que los amplificadores sensibles a la fase (PSA) son coherentes, la relación de fase entre las ondas ópticas en la entrada desempeña un papel crucial. Los PSA tienen propiedades superiores únicas frente a todos los demás amplificadores ópticos, especialmente por la capacidad de amplificación sin ruido, un ancho de banda óptica muy amplio y la posibilidad de aplicar funcionalidades ultrarrápidas y totalmente ópticas. En las comunicaciones, existe una necesidad urgente para desarrollar nuevas tecnologías que puedan superar el límite de capacidad no lineal de Shannon, una barrera importante para conseguir aumentar la capacidad continuamente a fin de cubrir las necesidades crecientes de ancho de banda. Aunque se espera que el uso de PSA sea una parte esencial de este desarrollo, para poder utilizarlos en telecomunicaciones y otras aplicaciones posibles, es necesario abordar, antes, varios retos importantes. Superar retos Los investigadores del proyecto PSOPA, financiado por la Unión Europea, pretendían abordar estos retos. Por ejemplo, uno de ellos es el fenómeno no lineal indeseado de la dispersión estimulada de Brillouin que limita la cantidad de potencia óptica que se puede introducir en una fibra óptica. «Aunque existen técnicas para aumentar el umbral de este efecto, conllevan mermas en el rendimiento», explica el coordinador del proyecto, Peter Andrekson. «Desarrollamos un enfoque basado en tender secciones de fibra con aislantes ópticos en medio, lo cual permitió aumentar el umbral en más de un orden de magnitud sin ninguna merma asociada. PSOPA también superó el reto de la necesidad de disponer de una onda de bombeo de alta potencia y bajo ruido en cada PSA de un sistema de transmisión. «Aquí implementamos una técnica totalmente óptica para recuperar una onda de bombeo débil para el PSA utilizando el bloqueo de inyección, lo cual demuestra que esta técnica es muy prometedora para mantener el rendimiento de los PSA en un sistema», explica Andrekson. PSOPA también superó retos de ingeniería. «Hemos avanzado hacia una nueva plataforma compacta para implementar PSA utilizando guías de onda de nitruro de silicio no lineales», explica Andrekson. «Aunque todavía no se ha demostrado la amplificación no lineal en estos chips, esta sigue siendo una plataforma prometedora, ya que se puede implementar en una amplia gama de longitudes de onda de funcionamiento y puede facilitar nuevas aplicaciones fuera del ámbito de las telecomunicaciones». Andrekson añade que la combinación del ruido ultrarreducido de los PSA y sus posibilidades para mitigar la no linealidad de las fibras de transmisión, descubiertas en el marco de este proyecto, se investigaron experimentalmente en un sistema de transmisión por fibra óptica de larga distancia por primera vez. «Estos experimentos mostraron una ampliación del alcance de la transmisión de datos muy importante, hasta tres veces la que se consigue con amplificadores convencionales», explica. Posibilidades comerciales Andrekson también añade que estos enfoques permitieron a PSOPA utilizar PSA en una demostración que batió récords por su alta sensibilidad en enlaces ópticos en el espacio libre. «Esto se logró en una fase muy avanzada del proyecto y seguiremos analizándolo con intensidad», explica Andrekson. «Esta puede ser la oportunidad comercial más prometedora, con posibles aplicaciones que incluyen las comunicaciones ópticas de largo alcance en el espacio libre, necesarias para la comunicación con la Luna o Marte». Actualmente, los miembros del proyecto están en contacto con empresas y agencias espaciales, como la Agencia Espacial Europea (ESA).
Palabras clave
PSOPA, PSA, comunicaciones ópticas, amplificadores sensibles a la fase
