{"id":89167,"date":"2010-03-01T00:00:00","date_gmt":"2010-03-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2010\/03\/01\/haces-multiplicados\/"},"modified":"2017-02-01T17:22:19","modified_gmt":"2017-02-01T19:22:19","slug":"haces-multiplicados","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/haces-multiplicados\/","title":{"rendered":"Haces multiplicados"},"content":{"rendered":"

\"\"UNICAMP<\/span>A mediados de la d\u00e9cada de 1990, investigadores de la Universidad de Bath, Inglaterra, lograron crear y revelaron al mundo un nuevo tipo de fibra \u00f3ptica, a la que denominaron fibra de cristal fot\u00f3nico (o PCF, del ingl\u00e9s Photonic Crystal Fiber). Esta innovaci\u00f3n, de acuerdo con sus inventores, aportar\u00eda diversas ventajas y tendr\u00eda propiedades mucho m\u00e1s interesantes que la fibra \u00f3ptica convencional, un tipo de filamento de s\u00edlice o material polim\u00e9rico del espesor de un cabello, capaz de transmitir en alta velocidad datos en forma de luz. Pasados 15 a\u00f1os desde ese descubrimiento, las PCF’s se emplean en diversas aplicaciones \u2013desde amplificadores de se\u00f1al en redes de transmisi\u00f3n de datos hasta tom\u00f3grafos \u00f3pticos computarizados, pasando por dispositivos de l\u00e1ser, sensores ultrasensibles y fuentes de luz\u2013, pero no han reemplazado totalmente a la fibra tradicional. En enero de este a\u00f1o, el ingeniero electricista Arismar Cerqueira Sodr\u00e9 J\u00fanior, docente de la Facultad de Tecnolog\u00eda (FT) de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), del campus de la ciudad de Limeira, public\u00f3 un art\u00edculo, intitulado “Recent progress and novel applications of photonic crystal fibers”, en la revista Report on Progress in Physics, en el cual discurre sobre las aplicaciones y el estado de arte de esta nueva tecnolog\u00eda.<\/p>\n

De entrada en el texto, Cerqueira, de 31 a\u00f1os, reproduce una indagaci\u00f3n del f\u00edsico irland\u00e9s Philip Russell, de la Universidad de Erlangen-Nuremberg, Alemania, inventor de este nuevo clase de fibra \u00f3ptica: \u00bflas fibras de cristal fot\u00f3nico podr\u00edan significar el comienzo de una nueva era en las comunicaciones \u00f3pticas? Y en la conclusi\u00f3n del art\u00edculo de 21 p\u00e1ginas, Cerqueira deja en el aire otro cuestionamiento provocativo: \u00bfla tecnolog\u00eda PCF puede hacer que se vuelva obsoleta la fibra \u00f3ptica convencional? Este estudio fue escrito debido a una invitaci\u00f3n de los editores de la publicaci\u00f3n, considerada una de las tres m\u00e1s prestigiosas del \u00e1rea de fot\u00f3nica a nivel mundial, con factor de impacto 12,09. Este factor se relaciona con la cantidad de veces que los art\u00edculos que la misma divulg\u00f3 son citados por otros autores en sus trabajos. De acuerdo con los editores de Report on Progress in Physics, la versi\u00f3n electr\u00f3nica del paper \u2013t\u00e9cnicamente una revisi\u00f3n, pues no presenta ning\u00fan nuevo descubrimiento, pero revisa todo lo que existe sobre el tema en cuesti\u00f3n\u2013, tuvo m\u00e1s de 250 descargas durante los 11 primeros d\u00edas despu\u00e9s de su publicaci\u00f3n el 21 de enero, meta alcanzada por tan s\u00f3lo el 10% de todos los art\u00edculos divulgados en peri\u00f3dicos publicados por el Institute of Physics (IOP, sigla en ingl\u00e9s), de Inglaterra.<\/p>\n

Las PCF’s suscitan muchas preguntas, pero tambi\u00e9n brindan muchas respuestas. Para entender mejor las perspectivas futuras de este nuevo tipo de fibras es fundamental entender c\u00f3mo funcionan, cu\u00e1les son sus potencialidades, en qu\u00e9 aparatos se las utiliza y c\u00f3mo se distinguen de la tecnolog\u00eda tradicional. Mucho m\u00e1s eficiente que el alambre de cobre, la fibra \u00f3ptica convencional se fabrica con una capa externa y un n\u00facleo, generalmente confeccionados en s\u00edlice. Su principio de funcionamiento es sencillo: un haz de l\u00e1ser es lanzado en un extremo de la fibra que, debido a las caracter\u00edsticas \u00f3pticas del material, recorre dicha fibra por medio de sucesivas reflexiones. La capacidad de confinar a la luz y hacerla viajar en su interior ocurre en funci\u00f3n de que el n\u00facleo posee un \u00edndice de refracci\u00f3n superior al de la capa externa. Para llegar a este \u00edndice en un nivel m\u00e1s elevado, el s\u00edlice interno es enriquecido “o dopado” con \u00e1tomos de otro material, como el germanio. Una de las diferencias entre la fibra de cristal fot\u00f3nico y la convencional consiste en que la primera no necesariamente necesita contener elementos dopantes en su n\u00facleo. La diferencia de refracci\u00f3n entre el revestimiento externo y el n\u00facleo de la fibra ocurre debido la existencia de un conjunto regular de peque\u00f1os orificios en forma de t\u00faneles que corren paralelos al eje de la fibra y por toda su longitud. Estos agujeros tienen un di\u00e1metro del orden del micr\u00f3n, el equivalente a la mil\u00e9sima parte de un mil\u00edmetro.<\/p>\n

\"\"UNICAMP<\/span>Otra particularidad de la fibra de cristal fot\u00f3nico, que es fabricada por grandes compa\u00f1\u00edas como Alcatel-Lucent, de Francia, Sumitomo, de Jap\u00f3n, Corning, de Estados Unidos, y Draka, de Holanda, es que pueden tener geometr\u00edas variadas y son elaboradas con diversos materiales, entre ellos s\u00edlice puro o dopado, pol\u00edmeros, l\u00edquidos, metales, otros tipos de vidrio e incluso aire y gases. La posibilidad de variar la geometr\u00eda y la materia prima es ventajosa, pues le permite al fabricante proyectar su microestructura de manera tal de obtener una fibra de propiedades definidas de acuerdo con las necesidades en cada caso. As\u00ed es posible conducir la luz mediante distintos mecanismos de propagaci\u00f3n en una gran variedad de longitud de onda. “La PCF contempla las exigencias del mercado global, que demanda dispositivos de peque\u00f1as dimensiones, bajo peso y escaso consumo de energ\u00eda. Permite un mejor aprovechamiento de la luz, y eso aumenta el desempe\u00f1o de los dispositivos \u00f3pticos y la precisi\u00f3n de aparatos tales como los sensores de temperatura y de presi\u00f3n, los biosensores, los detectores de campo el\u00e9ctrico y los sensores de gases, entre otros”, afirma Cerqueira.<\/p>\n

Miles de kil\u00f3metros de fibra
\n<\/strong>Para el investigador, la invenci\u00f3n de la tecnolog\u00eda PCF y su salida al mercado representan efectivamente un nuevo momento en la era de las comunicaciones \u00f3pticas, pero no derivar\u00e1 en la obsolescencia de la fibra \u00f3ptica tradicional. “Actualmente existen centenas de miles de kil\u00f3metros de fibras instaladas en el mundo que atraviesan continentes y el fondo del mar, y con una vasta aplicaci\u00f3n en telecomunicaciones. Ser\u00eda inviable reemplazar todos esos cables \u00f3pticos por PCF. La nueva fibra es una tecnolog\u00eda complementaria utilizable para aplicaciones en campos tan diversos como la medicina, el sensoriamiento, las telecomunicaciones y la metrolog\u00eda, entre otros”, dice.<\/p>\n

En su art\u00edculo, Cerqueira discurre sobre los nuevos tipos de fibras de cristal fot\u00f3nico, entre ellas la PCF h\u00edbrida que \u00e9l ayud\u00f3 a inventar durante su doctorado en la Scuola Superiore Sant’Anna, Italia, con un per\u00edodo de estudios en la Universidad de Bath, donde se integr\u00f3 al grupo del profesor Jonathan Knight, responsable de la producci\u00f3n de la primera PCF del mundo. La fibra h\u00edbrida al\u00eda las caracter\u00edsticas de conducci\u00f3n de la luz de los dos tipos de PCF hasta ese entonces existentes. En la primera categor\u00eda de PCF, la conducci\u00f3n de la luz se da de manera similar a como sucede con la tecnolog\u00eda tradicional, por la reflexi\u00f3n interna de la luz en el n\u00facleo de la fibra, mientras que en el segundo grupo, la luz se mueve mediante un nuevo efecto, denominado photonic bandgaps, y transita por ventanas espec\u00edficas de frecuencia establecidas en el proyecto de la fibra. De acuerdo con el profesor de la Unicamp,\u00a0 la PCF h\u00edbrida fue la primera conductora de onda \u00f3ptica que hizo factible la conducci\u00f3n de la luz por los dos mecanismos de propagaci\u00f3n simult\u00e1neamente. Una de las \u00e1reas m\u00e1s prometedoras para el uso de las PCF’s, seg\u00fan Cerqueira, es el desarrollo de los llamados dispositivos \u00f3pticos no lineales, empleados en las telecomunicaciones y producidos con algunas decenas de metros de fibra \u00f3ptica. Seg\u00fan \u00e9l, en este campo existen actualmente equipos en el mercado, tales como las fuentes de supercontinuo, un efecto caracterizado por la generaci\u00f3n de una luz l\u00e1ser muy fuerte y de longitud de onda extensa. “El supercontinuo se emplea en tom\u00f3grafos computarizados, equipos para la caracterizaci\u00f3n de fibras y dispositivos \u00f3pticos, y en sistemas de m\u00faltiples longitudes de onda para aparatos de comunicaci\u00f3n llamados DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing o multiplexado por divisi\u00f3n de longitud de onda densa), presentes en todos los sistemas de telecomunicaciones”, dice. Las empresas Fianium, de Inglaterra, y RPMC Lasers, de Estados Unidos, son dos de las principales f\u00e1bricas de fuentes de supercontinuo con fibra de cristal fot\u00f3nico.<\/p>\n

\"\"UNICAMP E UNIVERSIDADE DE BATH<\/span>Otro uso posible para esta tecnolog\u00eda es el desarrollo de los llamados peines de frecuencia, que son fuentes de m\u00faltiples longitudes de onda con variadas aplicaciones. Pueden usarse como medidores de frecuencia, para la generaci\u00f3n de pulsos ultracortos y en aparatos de metrolog\u00eda y espectroscop\u00eda \u00f3ptica de alta resoluci\u00f3n. Por ahora, ninguno de estos usos existe comercialmente. La PCF tambi\u00e9n puede emplearse como conductor de luz en zonas del infrarrojo cercano y lejano y en sensores, para detectar escapes de gases en procesos industriales y en atentados terroristas. “En esa zona, la fibra tradicional no funciona, pues experimenta una gran p\u00e9rdida \u00f3ptica. La luz no avanza ni siquiera a lo largo de un metro con la tecnolog\u00eda tradicional, en tanto que con la PCF puede ‘viajar’ por decenas de metros”, afirma el investigador de la Unicamp. La empresa NKT Photonics, de Dinamarca, comercializa productos basados en la tecnolog\u00eda PCF para la regi\u00f3n del infrarrojo.<\/p>\n

Las PCF’s tambi\u00e9n son capaces de conducir la luz en la regi\u00f3n de frecuencia electromagn\u00e9tica de terahertz (THz), franja igualmente impedida para la fibra tradicional. Para Cerqueira, la propagaci\u00f3n de la luz en esta franja es una tecnolog\u00eda clave para destrabar los cuellos de botella existentes en lo que hace a la transmisi\u00f3n de datos entre la microelectr\u00f3nica y la comunicaci\u00f3n \u00f3ptica. “Hoy en d\u00eda, la capacidad de transmisi\u00f3n de datos de los sistemas \u00f3pticos puede considerarse infinita, o al menos, de alguna magnitud superior a las demandas de tr\u00e1nsito de los sistemas de comunicaciones. Sin embargo, debido a la limitaci\u00f3n de los componentes electr\u00f3nicos, la banda de transmisi\u00f3n es subutilizada. Con la conducci\u00f3n de la luz en THz, el l\u00edmite de transmisi\u00f3n de datos puede aumentar en algunas decenas de terabytes por segundo, lo que redundar\u00eda en una mejora en el desempe\u00f1o de los sistemas de comunicaci\u00f3n mundiales hasta mil veces.”<\/p>\n

El aporte brasile\u00f1o
\n<\/strong>Brasil puede ser considerado uno de los centros avanzados de investigaci\u00f3n en PCF. Trabajos relevantes del profesor Cerqueira y de otros investigadores se est\u00e1n ensayando en el Instituto de F\u00edsica Gleb Wataghin de la Unicamp, que desde hace m\u00e1s de 30 a\u00f1os desarrolla investigaciones en el \u00e1rea de fibra \u00f3ptica e integra el Centro de Investigaciones en \u00d3ptica y Fot\u00f3nica (CePOF) de Campinas, uno de los Centros de Investigaci\u00f3n, Innovaci\u00f3n y Difusi\u00f3n (Cepids) de la FAPESP. Adem\u00e1s del CePOF, la Unicamp participa en otro gran proyecto que tiene a las PCF’s en una de sus l\u00edneas de investigaci\u00f3n: el Fotonicom, uno de los Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnolog\u00eda (INCT’s) que cuentan con el apoyo de la Fundaci\u00f3n y el del Consejo Nacional de Desarrollo Cient\u00edfico y Tecnol\u00f3gico (CNPq). Una de las innovaciones surgidas en la Unicamp fue una fibra de cristal fot\u00f3nico con electrodos (alambres de cobre) integrados a \u00e9sta. Con dicha innovaci\u00f3n es posible aplicar voltaje a la fibra o hacer pasar corriente el\u00e9ctrica junto a la conducci\u00f3n de luz. De esta manera, el haz luminoso puede modularse con la corriente el\u00e9ctrica y as\u00ed abrir nuevas posibilidades de empleo de la fibra en sensores destinados a la detecci\u00f3n de gases y moduladores \u00f3pticos para redes de transmisi\u00f3n de datos. Tambi\u00e9n cabe destacar los experimentos realizados en el Laboratorio de Fen\u00f3menos Ultrarr\u00e1pidos, coordinado por el profesor Carlos Henrique de Brito Cruz, director cient\u00edfico da FAPESP. Un art\u00edculo publicado por Cerqueira y Brito en la revista Optics Letters en 2008, muestra el desarrollo de un conversor de frecuencia para la transferencia de energ\u00eda entre bandgaps fot\u00f3nicos. Puede leerse m\u00e1s acerca de otros\u00a0 experimentos realizados en la Unicamp con fibras PCF’s en las ediciones 106 y 147 de Pesquisa FAPESP.<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos<\/em>
\nCERQUEIRA S. JR., A. Recent progress and novel applications of photonic\u00a0 crystal fibers<\/a>. Reports on Progress in Physics<\/strong>. v. 73. 2010. Online.
\nCERQUEIRA S. JR., A.; CORDEIRO, C.M.B.; BIANCALANA, F.; ROBERTS,\u00a0 P. J.; HERNANDEZ-FIGUEROA, H. E.; BRITO CRUZ, C. H. Nonlinear interaction between two different photonic bandgaps of a hybrid photonic crystal fiber<\/a>. Optics Letters<\/strong>. v. 33, p. 2.080-82. 2008.
\nCERQUEIRA S. JR., A; LUAN, F.; CORDEIRO, C. M. B.; GEORGE, A. K.; KNIGHT, J. C.. Hybrid photonic crystal fiber<\/a>. Optics Express<\/strong>. v. 14, p. 926-31. 2006.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Investigador publica un art\u00edculo sobre la nueva generaci\u00f3n de fibras \u00f3pticas","protected":false},"author":23,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","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":[192],"tags":[57],"coauthors":[116],"class_list":["post-89167","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es","tag-optica"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89167","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\/23"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=89167"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89167\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=89167"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=89167"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=89167"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=89167"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}