La fibra de núcleo hueco antirresonante presenta una disposición única de siete capilares huecos dispuestos alrededor de un núcleo hueco dentro de la fibra. Crédito: Arjun Iyer / Laboratorio Renninger / Universidad de Rochester
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 ahora se utilizan ampliamente, informan investigadores de la Universidad de Rochester.
La fibra de núcleo hueco antirresonante, creada por investigadores de la Universidad de Florida Central, produce mil veces menos “ruido” y los niveles más bajos jamás registrados por interferencia causada por 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 se informan en un artículo publicado en APL Photonics.
“Es una fibra muy valiosa y, a pesar del gran interés de los investigadores y de algunas empresas, nadie había estudiado realmente el comportamiento de los fonones apoyados por la estructura y hasta qué punto reducía el ‘ruido'”, dice Renninger, experto en óptica no lineal experimental y teórica.
Los hallazgos del laboratorio demuestran de manera concluyente que la fibra es una “plataforma prometedora para aplicaciones de bajo ruido, como el procesamiento de información cuántica y las comunicaciones ópticas”, escribe el autor principal Arjun Iyer, investigador asociado graduado en el laboratorio de Renninger.
Una respuesta única al ‘ruido’
“Ruido” se refiere a cualquier perturbación que enmascara o interrumpe una señal enviada por la luz a través de una fibra óptica. Una de esas perturbaciones es causada por fonones: ondas acústicas o sonoras cuantificadas que se producen a niveles atómicos y subatómicos, en este caso en el vidrio de una fibra óptica.
Los fonones hacen que un rayo de luz se “disperse” de las ondas acústicas, creando rayos astillados de diferentes frecuencias o colores que pueden interferir y reducir la energía del rayo principal. Si bien algunas formas de dispersión pueden ser útiles para aplicaciones específicas, interfiere con las aplicaciones cuánticas e incluso con las comunicaciones ópticas básicas.
El ruido se puede reducir enfriando las fibras a temperaturas criogénicas extremadamente bajas, pero eso es “muy caro y complicado”, dice Renninger. Otro enfoque consiste en intentar utilizar complicados algoritmos de corrección de errores para corregir el ruido.
Sin embargo, la fibra de núcleo hueco antirresonante representa una solución sencilla que funciona incluso a temperatura ambiente. Creada por el coautor Rodrigo Amezcua Correa y otros investigadores de 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 da como resultado una superposición mínima entre la capa exterior de vidrio de la fibra 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 demostraron que la disposición es 10 veces más eficaz para reducir el ruido que otros diseños de fibra hueca. “El poco ruido que queda es causado por ondas acústicas en el aire dentro de la fibra, por lo que si evacuaras el aire sería 100 veces más efectivo”, dice Renninger. “Tendría un ruido increíblemente bajo”.
“Si el destino del mundo dependiera de la reducción del ruido acústico en las fibras ópticas, este es el que le gustaría utilizar”.
Referencia: “Dispersión de Brillouin ultrabaja en fibras de núcleo hueco antirresonantes” por Arjun Iyer, Wendao Xu, J. Enrique Antonio-Lopez, Rodrigo Amezcua Correa y William H. Renninger, 18 de septiembre de 2020, APL Photonics.
DOI: 10.1063 / 5.0017796
El estudio fue apoyado con fondos de la Oficina de Investigación del Ejército y el premio CAREER de la Fundación Nacional de Ciencias de Renninger.
Otros coautores son Wendao Xu, investigadora asociada graduada en el laboratorio de Renninger, y Enrique Antonio-Lopez, científico investigador de CREOL.
