Una nueva fibra óptica hueco reduce grandemente el “ruido” que interfiere con las señales que transmite ahora comparado a las fibras unimodales ampliamente utilizadas, investigadores en la universidad del informe de Rochester.
La fibra anti-resonante del hueco-corazón, creada por los investigadores en la universidad de la Florida central, produce mil veces menos “ruido” — y los niveles más bajos registrados nunca de interferencia causada por los fonones acústicos que se presentan del vidrio en la fibra en las temperaturas ambiente.
Para documentar esto, los investigadores en el laboratorio de William Renninger, profesor adjunto de la óptica, desarrollaron una técnica de medición altamente sensible. Sus hallazgos se divulgan en un papel publicado en APL Photonics.
“Es una fibra muy valiosa, y a pesar de mucho interés en él de los investigadores y de algunas compañías, nadie había estudiado realmente el comportamiento de los fonones apoyados por la estructura, y en qué medida redujo realmente ‘ruido,’ “dice Renninger, experto en la óptica no lineal experimental y teórica.
Los hallazgos del laboratorio demuestran concluyente que la fibra es una “plataforma prometedora para los usos de poco ruido, por ejemplo para la tratamiento de la información del quántum y comunicaciones ópticas,” escriben al autor importante Arjun Iyer, socio de investigación graduado en el laboratorio de Renninger.
Una respuesta única ‘ruido’
El “ruido” refiere a cualquier disturbio que enmascare o interrumpa una señal que es enviada por la luz a través de una fibra óptica. Un tal disturbio es causado por fonones — ondas acústicas o acústicas cuantificadas que ocurren en los niveles atómicos y subatómicos, en este caso en el vidrio de una fibra óptica.
Los fonones causan un haz de luz “dispersión” de las ondas acústicas, creando los haces de la astilla de diversas frecuencias, o los colores, con los cuales puede interferir, y reducen la energía de, el haz principal. Mientras que algunas formas de dispersión pueden ser útiles para los usos específicos, interfiere con usos del quántum e incluso comunicaciones ópticas básicas.
El ruido puede ser reducido refrescando las fibras a extremadamente - las temperaturas bajas, criogénicas, pero ésa es “muy costosa y complicada,” Renninger dicen. Otro acercamiento es intentar utilizar algoritmos de error-corrección complicados para corregir para el ruido.
La fibra anti-resonante del hueco-corazón, sin embargo, representa una solución directa que trabaje incluso en las temperaturas ambiente. Creado por el co-autor Rodrigo Amezcua Correa y otros investigadores en CREOL, la universidad de la óptica y Photonics en la universidad de la Florida central, la fibra ofrece un arreglo único de siete capilares huecos dispuestos alrededor de una base hueco dentro de la fibra.
Esto da lugar a coincidencia mínima entre la capa externa de la fibra de vidrio y la luz que viaja con la base, eliminando interferencia de los fonones acústicos que emanan del vidrio.
Las pruebas por el laboratorio de Renninger mostraron que el arreglo es 10 veces más eficaz en la reducción de ruido que otros diseños huecos de la fibra. “El poco ruido se deja que es causado por las ondas acústicas en el aire dentro de la fibra, así que si usted evacuara el aire que sería otras 100 veces más eficaz,” Renninger dice. “Usted tendría increíblemente de poco ruido.”
“Si el destino del mundo dependiera de reducir ruido acústico en fibras ópticas, éste es el que usted querría utilizar.”
Referencia: “Brillouin ultrabajo que dispersa en fibras anti-resonantes del hueco-corazón” por Arjun Iyer, Wendao Xu, J. Enrique Antonio-Lopez, Rodrigo Amezcua Correa y William H. Renninger, el 18 de septiembre de 2020, APL Photonics.
DOI: 10.1063/5.0017796
El estudio fue apoyado con la financiación de la oficina de la investigación del ejército y del premio de CARRERA del National Science Foundation de Renninger.
Otros co-autores son Wendao Xu, un socio de investigación graduado en el laboratorio de Renninger, y Enrique Antonio-Lopez, científico de la investigación en CREOL.