{"id":202804,"date":"2012-08-22T15:45:54","date_gmt":"2012-08-22T18:45:54","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=202804"},"modified":"2015-11-10T16:44:18","modified_gmt":"2015-11-10T18:44:18","slug":"cables-mas-delgados","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/cables-mas-delgados\/","title":{"rendered":"Cables m\u00e1s delgados"},"content":{"rendered":"
\"Peque\u00f1os

MIGUEL BOYAYAN<\/span>Peque\u00f1os tubos de vidrio que, una vez calentados, se transforman en fibras de vidrioMIGUEL BOYAYAN<\/span><\/p><\/div>\n

Nadie lo nota y pocos lo saben, pero cualquier env\u00edo de correo electr\u00f3nico hacia fuera del pa\u00eds, o el acceso a un sitio<\/em> web norteamericano, por ejemplo, se efect\u00faa v\u00eda cables de fibra \u00f3ptica. Estos finos tubitos de s\u00edlice de arena purificada transportan la informaci\u00f3n de un lado a otro a trav\u00e9s de la luz l\u00e1ser. Pero ahora, ese mismo principio est\u00e1 empezando a emplearse en la concepci\u00f3n de las computadoras del futuro, en lo que constituye una tendencia tecnol\u00f3gica que plantea el uso de circuitos totalmente hechos de luz. La idea es usar micro y nanofibra \u00f3ptica para la interconexi\u00f3n de los circuitos computacionales que est\u00e1n por venir. Se trata de dispositivos que se estudian en Brasil y que ya han sido elaborados en el Laboratorio de Fibras Especiales (LaFE) del Instituto de F\u00edsica Gleb Wataghin (IFGW) de la Universidad de Campinas (Unicamp).<\/p>\n

\u201cEsas micro y peque\u00f1as fibras podr\u00e1n servir en el futuro para interconectar o funcionar como filtro en los circuitos de computadoras, en los que podr\u00e1 emplearse luz l\u00e1ser en lugar de los chips actuales\u201d, dice el profesor Cristiano Monteiro de Barros Cordeiro, coordinador del proyecto que integra el Centro de Investigaci\u00f3n en \u00d3ptica y Fot\u00f3nica (Cepof) de Campinas, encabezado por el profesor Hugo Fragnito y financiado por la FAPESP en el marco del Programa de Centros de Investigaci\u00f3n, Innovaci\u00f3n y Difusi\u00f3n (Cepids).<\/p>\n

Las nuevas fibras pueden ser hasta quinientas veces m\u00e1s delgadas que un cabello: miden 500 nan\u00f3metros (1 nan\u00f3metro es igual a la millon\u00e9sima parte de 1 mil\u00edmetro). Las fibras comerciales son mucho m\u00e1s gruesas, con di\u00e1metros de 125 micrones, por ende, algo mayores que un pelo. \u201cEl uso de las micro y nanofibras, por lo pronto, constituye un ejercicio de futurolog\u00eda, pero se trabaja con la perspectiva de que las actuales pistas met\u00e1licas de los chips, con paso de electrones, puedan ser reemplazadas por pistas de luz\u201d, dice Cordeiro.<\/p>\n

Pese a que por ahora son consideradas tan s\u00f3lo una promesa, las micro y las nanofibras ofrecen la perspectiva de consumir menos energ\u00eda y recalentar poco el sistema, una cualidad importante a la hora de pensar en la principal funci\u00f3n que desempe\u00f1ar\u00edan, que es la de interconectar los chips y los restantes circuitos situados dentro de una computadora. Algunas de las nuevas fibras tienen un di\u00e1metro de 1 micr\u00f3n, por lo tanto, son menores que la longitud de onda de los haces de laser t\u00edpicos de estos dispositivos, de 1,5 micrones, empleados en las comunicaciones \u00f3pticas actuales. De este modo, parte de la luz queda del lado de afuera de la pared de la fibra, pero la onda luminosa sigue acompa\u00f1ando la extensi\u00f3n del dispositivo. \u201cSi esa parte de luz que permanece afuera ayuda u obstaculiza la interconexi\u00f3n \u00f3ptica futura, eso sigue siendo una cuesti\u00f3n por zanjarse para todos los grupos mundiales que estudian estas fibras\u201d, dice Cordeiro, quien se dedica al estudio de este tipo de fibra \u00f3ptica desde 2009. Entre dichos grupos se encuentran la Universidad de Southampton, en el Reino Unido, y el OFS Laboratories, de Estados Unidos, ligado a la empresa Furukawa, de Jap\u00f3n.<\/p>\n

Otra funci\u00f3n de las fibras es su uso como sensor \u00f3ptico, que fue objeto de un dep\u00f3sito de patente en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI) a finales de 2011. El grupo produjo una fibra de una sensibilidad 50 veces mayor a la tracci\u00f3n mec\u00e1nica que las existentes. Y puede us\u00e1rsela en la construcci\u00f3n civil, pegadas a lo largo de puentes, por ejemplo, para medir, mediante la alteraci\u00f3n en la luz, la deformaci\u00f3n de la estructura durante el paso de un cami\u00f3n.<\/p>\n

\"182-185_fibrasopticas_esp50\"<\/a>El estudio y la concepci\u00f3n de las fibras \u00f3pticas y los restantes segmentos de las comunicaciones mediante el empleo de l\u00e1ser pueden ser considerados actualmente como una tradici\u00f3n en los laboratorios del IFGW de la Unicamp. Fue all\u00ed que surgieron, a finales de los a\u00f1os 1970, las primeras fibras \u00f3pticas de Brasil, que eran todav\u00eda una novedad incluso en los pa\u00edses m\u00e1s avanzados en lo que hace a tecnolog\u00eda. La primera surgi\u00f3 exactamente en 1977 y cont\u00f3 con el liderazgo de los profesores Rog\u00e9rio Cerqueira Leite, Jos\u00e9 Ripper Filho y Sergio Porto. \u00c9stos, trabajaron como investigadores en Bell Labs, Estados Unidos, un centro de investigaci\u00f3n responsable por la invenci\u00f3n de los transistores y del l\u00e1ser, donde se realizaron los primeros ensayos con fibra \u00f3ptica. Se percataron de la novedad que estaba cobrando forma en aquel centro de investigaci\u00f3n con el uso de l\u00e1ser y fibras en telecomunicaciones y desembarcaron en la Unicamp con esa idea innovadora.<\/p>\n

Las etapas siguientes de esos estudios contaron con la participaci\u00f3n de los profesores Hugo Fragnito, Carlos Henrique de Brito Cruz, actual director cient\u00edfico de la FAPESP, y Carlos Lenz, investigadores que ya hab\u00edan trabajado en Bell Labs. \u201cBell Labs era un ambiente donde se discut\u00eda mucho el futuro e indicaba lo que deb\u00edamos estudiar en ese momento y lo que ser\u00eda importante durante las siguientes d\u00e9cadas\u201d, dice Fragnito.<\/p>\n

De este modo, la investigaci\u00f3n en el IFGW relacionada con fibra \u00f3ptica contemplaba varios segmentos, tales como el estudio de un tipo especial, que es la fibra de cristal fot\u00f3nico. Esta fibra posee tambi\u00e9n la capacidad de confinar y llevar la luz de un extremo a otro. Pero no para grandes distancias, pues poseen en su interior una microestructura de agujeros de aire, m\u00faltiples n\u00facleos y nuevos materiales que las orientan hacia otras aplicaciones, tales como su uso en equipamientos industriales, relojes de precisi\u00f3n, sensores, aparatos de diagn\u00f3stico m\u00e9dico o incluso integrando dispositivos electr\u00f3nicos.<\/p>\n

Las fibras de cristal fot\u00f3nico, fabricadas por empresas en Europa, se usan por ejemplo en el interior de nuevas fuentes de luz, y en los amplificadores de comunicaci\u00f3n \u00f3ptica, para recuperar las se\u00f1ales en redes de transmisi\u00f3n. Los estudios del IFGW en el \u00e1rea de fibras microestructuradas comprenden la colaboraci\u00f3n con la Universidad de Bath, en Inglaterra, donde surgi\u00f3 la primera fibra de cristal fot\u00f3nico, la Universidad de S\u00eddney, en Australia, y el Max Planck Institute for the Science of Light, en Erlangen, Alemania.<\/p>\n

En 2007, investigadores de la Unicamp, en colaboraci\u00f3n con colegas de otras instituciones, elaboraron y depositaron tres patentes relativas a las fibras de cristal fot\u00f3nico. La primera se refiere a la estructura de esos delgados tubitos de vidrio. Con respecto a las tradicionales, \u00e9stas poseen ordenamientos de orificios internos que corren paralelos al eje de la fibra y por toda la longitud del dispositivo. Los microorificios permiten un control de la orientaci\u00f3n de la luz de manera m\u00e1s eficiente, de acuerdo con las caracter\u00edsticas que se pretende darle a la fibra.<\/p>\n

Los investigadores de la Unicamp y del Laboratorio de Comunicaci\u00f3n \u00d3ptica y Fot\u00f3nica de la Universidad Presbiteriana Mackenzie de S\u00e3o Paulo aplicaron nuevos orificios alrededor del n\u00facleo para una fibra que funcione como un sensor biol\u00f3gico o qu\u00edmico. De este modo, la luz recorre su camino tradicional y deja entrar por orificios laterales materiales tales como gases o l\u00edquidos, los cuales ser\u00e1n analizados. El an\u00e1lisis se efect\u00faa con la difracci\u00f3n de parte de la luz que viaja desde el n\u00facleo hacia la cubierta de la fibra y se encuentra con el material.<\/p>\n

En la segunda patente, los investigadores de la Unicamp y de la Universidad de S\u00eddney, Australia, efectuaron incisiones de varios cent\u00edmetros a lo largo de la fibra en lugar de orificios. \u201cEsa fibra es indicada para el monitoreo qu\u00edmico y la detecci\u00f3n de escapes en industrias o derrames en pozos de petr\u00f3leo\u201d, dice Cordeiro, quien luego de doctorarse en la Unicamp, realiz\u00f3 un posdoctorado en el laboratorio del creador de las fibras de cristal fot\u00f3nico, el brit\u00e1nico Philip Russell, en la Universidad de Bath, Inglaterra. Russell trabaja actualmente en\u00a0 el Instituto Max Planck, en Alemania.<\/p>\n

La tercera patente, tambi\u00e9n elaborada en colaboraci\u00f3n con la Universidad Mackenzie, es sobre una fibra de cristal fot\u00f3nico con n\u00facleo y cubierta (la parte de la fibra que envuelve al n\u00facleo) rellenados con diferentes l\u00edquidos, tales como agua o etanol. Los investigadores utilizaron agua en la cubierta y una mezcla de agua y glicerina en el n\u00facleo sin que se mezclasen. El empleo de esa fibra se destina a las \u00e1reas de sondeo y de sensores; por ejemplo, para realizar el an\u00e1lisis espectrosc\u00f3pico de l\u00edquidos, para medir la emisi\u00f3n o absorci\u00f3n de radiaciones electromagn\u00e9ticas de una sustancia.<\/p>\n

\"Imagen

marcelo gouveia\/ifgw-unicamp<\/span><\/a> Imagen de una microfibra con un di\u00e1metro de 3 micrones obtenida por microscop\u00eda electr\u00f3nica en la Unicampmarcelo gouveia\/ifgw-unicamp<\/span><\/p><\/div>\n

Otra conquista en el \u00e1mbito de la investigaci\u00f3n en transmisiones fot\u00f3nicas fueron los experimentos de un amplificador para l\u00edneas de transmisi\u00f3n \u00f3pticas. En los \u00faltimos a\u00f1os, el grupo de Fragnito logr\u00f3 batir marcas mundiales \u2012entre 2007 y 2009\u2012 respecto a la capacidad de ancho de banda de transmisi\u00f3n de un amplificador elaborado en la Unicamp. Logr\u00f3 recibir y transmitir varias se\u00f1ales de l\u00e1ser al mismo tiempo en un amplio espectro de ondas electromagn\u00e9ticas destinadas a la transmisi\u00f3n de datos y a la telefon\u00eda, cosa que no sucede con los equipamientos convencionales.<\/p>\n

Estos amplificadores tienen la funci\u00f3n de reforzar la se\u00f1al de luz que recorre el interior de las fibras, fundamentalmente entre ciudades, y en las conexiones internacionales a lo largo de un trayecto de entre 20 y 100 kil\u00f3metros. Recuperan la onda lum\u00ednica, que pierde potencia a lo largo de la transmisi\u00f3n. El avance tecnol\u00f3gico de los nuevos amplificadores es imprescindible para incrementar la capacidad y la velocidad del sistema de telecomunicaciones y disminuir los costos de implantaci\u00f3n de nuevas redes.<\/p>\n

La nueva generaci\u00f3n del amplificador \u00f3ptico es denominada Fiber Optic Parametric Amplifier<\/em> (Fopa), o amplificador param\u00e9trico de fibra \u00f3ptica, y se la estudia en la Unicamp, al igual que en otros centros tales como el Bell Labs, actualmente perteneciente a la empresa Alcatel-Lucent, y las universidades Stanford y Cornell, de Estados Unidos, y de Tecnolog\u00eda Chalmers, de Suecia, y tambi\u00e9n en compa\u00f1\u00edas japonesas y francesas.<\/p>\n

El conocimiento generado con el nuevo amplificador podr\u00e1 evitar congestionamientos futuros en internet. Para Fragnito, nadie sabe a ciencia cierta qu\u00e9 aplicaciones ser\u00e1n necesarias en el futuro. \u201cLo que sabemos es que habr\u00e1 que pasar de manera r\u00e1pida pel\u00edculas o televisi\u00f3n, con la mayor resoluci\u00f3n posible. En ciertas situaciones, la capacidad de transmisi\u00f3n actual est\u00e1 llegando al l\u00edmite. Una idea que circula en los estudios de comunicaci\u00f3n \u00f3ptica indica que cada fibra debe poseer m\u00e1s n\u00facleos independientes, cada uno con varias longitudes de onda\u201d, dice Fragnito, quien, aparte de hacer lo propio en el Cepof, coordina el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda (INCT) de Fot\u00f3nica de Comunicaci\u00f3n \u00d3ptica (Fotonicom), que recibe financiaci\u00f3n de la FAPESP y del Consejo Nacional de Desarrollo Cient\u00edfico y Tecnol\u00f3gico (CNPq).<\/p>\n

\u201cCon la tecnolog\u00eda actual es posible transmitir 40 canales de l\u00e1ser, y cada uno puede tener 100 gigabits por segundo (Gb\/s), de lo que resulta en 4 terabits por segundo (Tb\/s) en total. Utilizando los Fopas podr\u00edamos transmitir diez veces m\u00e1s, es decir, 40 Tb\/s por fibra o, para dar una idea de lo que eso significa, pr\u00e1cticamente todo el tr\u00e1fico de internet pasando por una sola fibra. En la actualidad eso parece demasiado, pero en pocos a\u00f1os ser\u00e1 insuficiente para dar cuenta del crecimiento. Si en vez de un n\u00facleo por fibra pudi\u00e9semos tener otros seis o siete sumando, la capacidad de transmisi\u00f3n ser\u00eda de 280 Tb\/s en una fibra \u00f3ptica\u201d, dice Fragnito.<\/p>\n

Para el profesor, los grandes desaf\u00edos para permitir el crecimiento de internet durante los pr\u00f3ximos 15 \u00f3 20 a\u00f1os consisten en aumentar la capacidad de las redes por un factor entre 100 y 1.000, reduciendo el costo, el tama\u00f1o y el consumo energ\u00e9tico de los equipos de red por el mismo factor. \u201cPara ello, en el Fotonicom, adem\u00e1s de los Fopas y de las fibras multin\u00facleos, apostamos a la \u00f3ptica integrada, incorporando centenares de l\u00e1seres, amplificadores, receptores y otros dispositivos en un peque\u00f1o chip del tama\u00f1o de unos pocos micrones.\u201d<\/p>\n

Las comunicaciones \u00f3pticas avanzan para dar soporte a los nuevos medios de comunicaci\u00f3n y a internet. La conversi\u00f3n de las se\u00f1ales el\u00e9ctricas en se\u00f1ales de luz es un camino sin retorno y reci\u00e9n quedar\u00e1 estructurado definitivamente cuando todas las transmisiones y los circuitos sean factibles v\u00eda fibras o nuevas gu\u00edas \u00f3pticas. \u201cTodav\u00eda tenemos problemas sumamente dif\u00edciles con relaci\u00f3n a las fibras \u00f3pticas, los cuales para nosotros se transforman en retos cient\u00edficos\u201d, dice Fragnito.<\/p>\n

Los proyectos
\n1.<\/strong> Centro de Investigaci\u00f3n en \u00d3ptica y Fot\u00f3nica (CePOF) de Campinas \u00a0(n\u00ba 2005\/51689-2<\/a>) (2006-2012);\u00a0Modalidad\u00a0<\/strong>Centros de Investigaci\u00f3n (Cepids);\u00a0Coordinador\u00a0<\/strong>Hugo Fragnito \u2013 Instituto de F\u00edsica de la Unicamp;\u00a0Inversi\u00f3n\u00a0<\/strong>R$ 1 mill\u00f3n por a\u00f1o para todo el Cepof
\n2.<\/strong> Fot\u00f3nica para comunicaciones \u00f3pticas (n\u00ba 2008\/57857-2<\/a>)\u00a0(INCT) (2009-2014); Modalidad\u00a0<\/strong>Proyecto Tem\u00e1tico;\u00a0Coordinador<\/strong>\u00a0Hugo Fragnito \u2013 Instituto de F\u00edsica de la Unicamp;\u00a0Inversi\u00f3n\u00a0<\/strong>R$ 2.950.799,01<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/em>CHAVEZ BOGGIO, J. M. et al<\/em>. Spectrally flat and broadband double-pumped fiber optical parametric amplifiers<\/a>. Optics Express<\/strong>. v. 15, n. 9,\u00a0p. 5288-309, 2007.
\n<\/span>CHESINI, G. et al<\/em>. Analysis and optimization of an all-fiber device based on photonic crystal fiber with integrated electrodes<\/a>. Optics Express<\/strong>. v. 18, n\u00ba 3, p. 2842-48, 2010.<\/p>\n

De nuestro archivo
\n<\/strong>Con la fuerza de la fibra<\/a> –\u00a0<\/em>Edici\u00f3n n\u00ba 81 \u2013 noviembre de 2002
\nLuz en la medida justa<\/a>\u00a0–\u00a0<\/em>Edici\u00f3n n\u00ba 106 \u2013 diciembre de 2004
\nFilamentos vers\u00e1tiles<\/a> –\u00a0<\/em>Edici\u00f3n n\u00ba 147 \u2013 mayo de 2008
\nHaces multiplicados<\/a> –\u00a0<\/em>Edici\u00f3n n\u00ba 169 \u2013 marzo de 2010<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Fibras \u00f3pticas podr\u00e1n interconectar circuitos en el futuro","protected":false},"author":10,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[1574],"tags":[304,333],"coauthors":[97],"class_list":["post-202804","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-especial-es","tag-fisica-es","tag-tecnologia-de-la-informacion"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/202804","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/10"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=202804"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/202804\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=202804"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=202804"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=202804"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=202804"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}