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23/11/2024
En la era de la conectividad global, la tecnología de fibra óptica multi-núcleos surge como una solución revolucionaria para enfrentar los crecientes retos de transmisión de datos. Esta innovación, que utiliza múltiples núcleos en un diseño compacto, no solo incrementa la capacidad de transmisión, sino que redefine la eficiencia y sostenibilidad de las telecomunicaciones. Las fibras ópticas multi-núcleos, compatibles con estándares como ITU-T G.652 y G.657, prometen transformar la infraestructura digital, asegurando que las redes de alta velocidad estén preparadas para un futuro cada vez más interconectado.
Este artículo se fundamenta en un análisis del paper siguiente: “Design and Applicability of Multi-Core Fibers With Standard Cladding Diameter». By Takashi Matsui , Yuto Sagae , Taiji Sakamoto , and Kazuhide Nakajima , Member, IEEE
JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 38, NO. 21, NOVEMBER 1, 2020. Digital Object Identifier 10.1109/JLT.2020.3004824. This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License. For more information, see https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Innovación en la Tecnología de Telecomunicaciones Ópticas
En un mundo donde la tecnología de las telecomunicaciones ópticas avanza a pasos agigantados, la fibra óptica multi núcleos (MCF, Multi-Core Fiber) se presenta como una de las soluciones más prometedoras para enfrentar los retos de transmisión de datos del futuro. Esta innovación, que utiliza un diseño con núcleos múltiples dentro de un revestimiento estándar de 125 µm, ha logrado optimizar la eficiencia en aplicaciones que abarcan desde redes terrestres de alta capacidad hasta enlaces submarinos de ultra largas distancias. La capacidad de la fibra MCF para incorporar tecnologías de multiplexación por división de espacio (SDM, Space Division Multiplexing) amplía el horizonte de posibilidades al superar los límites actuales de capacidad de transmisión de las fibras ópticas monomodo convencionales.
Tecnología de Fibra Óptica Multi Núcleos: Características y Beneficios
La evolución de tecnologías como el perfil de índice de refracción escalonado (SI, Step-Index), el perfil asistido por trinchera (Trench-Assisted) y la compatibilidad con estándares internacionales como ITU-T G.652 y G.657, ha permitido que la fibra óptica MCF integre más canales espaciales sin sacrificar la calidad de la señal. Este artículo explora las capacidades técnicas y los beneficios prácticos de esta tecnología, abarcando aspectos como la reducción de la diafonía (XT, Crosstalk), la sensibilidad a la micro-flexión y su aplicabilidad en todo el ancho de banda disponible, desde las bandas O-L hasta las bandas C+L. Descubre cómo estas innovaciones están transformando las telecomunicaciones ópticas y allanando el camino hacia redes más rápidas, robustas y sostenibles.
Diseño y Estructura de las Fibras Multi Núcleos con Revestimiento Estándar
A modo de introducción, el presente artículo analiza el diseño y la aplicabilidad de la fibra óptica multi núcleos, (MCF, multi-core fiber), con un diámetro de revestimiento estándar de 125 µm con aplicación en enlaces de corta, media y largas distancias en sistemas de telecomunicaciones ópticas. En este contexto, se plantea que este tipo de fibra óptica ofrece un uso muy práctico y accesible en la tecnología de multiplexación por división de espacio, (SDM, space-division multiplexing), gracias a las avanzadas técnicas de producción de fibra óptica, que permite la integración con tecnologías estándar convencionales, existentes, sin mayores complicaciones.
Reducción de la Diafonía en Fibras Ópticas MCF
En relación a esto, se describen los resultados numéricos y experimentales que muestran diferentes tecnologías de perfil de índice de refracción escalonado, (SI, step-index), mediante la asignación de cuatro núcleos dentro de un revestimiento estándar de 125 µm. Esta configuración cumple estrictamente con las especificaciones de la fibra óptica del estándar G.657.A1, la cual garantiza una adecuada compatibilidad con los requisitos establecidos en las normativas vigentes para aplicaciones en los sistemas ópticos de telecomunicaciones.
A la luz de lo expuesto, este estudio examina en detalle el diseño y el concepto de la fibra multi núcleos, (MCF, multi-core fiber), de revestimiento estándar. Dicho esto, se puede demostrar que tanto el perfil de índice de refracción escalonado, como el ancho de banda de las fibras ópticas monomodo permiten un control preciso sobre las características de la interferencia cruzada, que genera diafonía, (XT, Crosstalk). En consecuencia, los resultados de esta investigación ha logrado evidenciar el potencial de la aplicación de la tecnología de fibra óptica multi núcleos, MCF, con revestimiento estándar, no solo en aplicaciones que cubren la totalidad de la banda de longitudes de ondas de operación de esta fibra óptica, es decir, las bandas O-L, en transmisiones de corta distancia terrestres, en conformidad con las Recomendaciones de la ITU-T G.652 y G.657, sino también, en transmisiones de ultra largas distancias, como las que se requieren en sistemas de enlaces coherentes ópticos de cables submarinos que son compatibles con la Recomendación del estándar ITU-T G.654.
Multiplexación por División de Espacio: Una Solución para Redes de Alta Capacidad
En base a lo descrito, se puede afirmar que la tecnología de multiplexación por división de espacio (SDM, space division multiplexing) se presenta como una estrategia clave para superar la limitación de capacidad de los 100 Tbit/s límite, de la fibra monomodo convencional (SMF, single-mode fiber). Esta tecnología permite aumentar significativamente la capacidad de transmisión mediante la utilización de canales espaciales adicionales. En este sentido hay que aclarar, que la multiplexación por división del espacio, SDM, puede clasificarse en dos categorías principales: por un lado, la multiplexación por división de núcleos dentro de una fibra multinúcleo (MCF, multi-core fiber) y en segundo lugar, la multiplexación por división de modos (MDM, mode division multiplexing) para aplicaciones de fibras ópticas multimodo (MMF, multi-mode fiber). Ambos enfoques representan innovaciones tecnológicas que buscan incrementar el rendimiento de las fibras ópticas más allá de los límites actuales.
Evolución en la Capacidad de Transmisión: De 100 Tbit/s a 10 Pbit/s
Aquí conviene reseñar, que la primera transmisión haciendo uso de la multiplexación por división del espacio, SDM, que superó los 100 Tbit/s fue reportada en 2011, utilizando una fibra de 7 núcleos con un diámetro de revestimiento de 150 μm (Sakaguchi et al., 2011). Posteriormente, se lograron avances considerables en la capacidad de transmisión, alcanzando enlaces que superaron 1 Pbit/s y un producto de capacidad-distancia de 1 Ebit/s·km, usando fibras ópticas multi núcleos, MCF monomodo (SM-MCF, single-mode fiber – multi-core fiber) (Igarashi et al., 2014; Takara et al., 2012; Puttnam et al., 2015; Kobayashi et al., 2017).
Dicho esto, la combinación de fibras ópticas multi núcleos MCF con fibras ópticas multi modos, MMF, conocida como fibra multi núcleos, multi modos (MM-MCF, multi-mode fiber – multi-core fiber), permite una expansión significativa en el número de canales espaciales, alcanzando 100 o más. Esta tecnología ha demostrado su capacidad en enlaces ópticos para transmisiones de alta capacidad, siendo posible alcanzar transmisiones de 10 Pbit/s usando tecnología MM-MCF que soporta unos 114 canales espaciales (Sakaguchi et al., 2015; Igarashi et al., 2015; Sakamoto et al., 2016; Sakamoto et al., 2018; Soma et al., 2017).
Para decirlo de otra manera, aunque el uso de la transmisión MDM, (mode division multiplexing), proporciona un aumento en la capacidad de los canales, esta tecnología implica una complejidad considerable debido a la necesidad de un procesamiento digital de señales avanzado en una arquitectura de entrada múltiple y salida múltiple (MIMO, multiple-input multiple-output). Este requisito técnico hace que la implementación de circuitos integrados específicos, conocidos como ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), se considere inviable con la tecnología de semiconductores actual debido a su alta demanda computacional y de energía. En consecuencia, el desarrollo de soluciones SDM, (space division multiplexing), que optimicen la cantidad de canales espaciales sin depender exclusivamente de la MDM se perfila como un área de investigación con gran potencial en el futuro cercano.
A pesar de que se han propuesto numerosas estructuras de fibra de múltiples núcleos monomodo, SM-MCF, (Single-Mode Multi-Core Fiber), que integran más de diez núcleos en una fibra óptica, muchas de estas presentan un revestimiento de mayor grosor en comparación con el diámetro estándar de 125 μm. Este revestimiento más grueso afecta de manera directa la técnica de fabricación de la fibra óptica, dado que el tamaño de la preforma requerida aumenta proporcional con el cuadrado del diámetro del revestimiento. Por ejemplo, al considerar la fabricación de una fibra de múltiples núcleos, MCF, (Multi-Core Fiber), de 1000 km de longitud y 250 μm de diámetro de revestimiento, se estima que la preforma necesaria tendría que medir aproximadamente 4 m de longitud y 120 mm de diámetro. Sin duda, producir preformas de fibra de tales dimensiones resulta impráctico con los procesos de fabricación actuales, y lograr una disposición altamente uniforme de las varillas de núcleo exige un proceso innovador en la producción de fibra óptica (Matsui et al., 2015).
Desde este punto de vista, recientemente se han propuesto fibras ópticas multi núcleos, MCF, con un revestimiento estándar de 125 μm, no solo para optimizar el proceso de fabricación de la fibra óptica, sino también para permitir la utilización de cables ópticos e interfaces de conectores convencionales, existentes. Concretamente, la compatibilidad óptica con los estándares actuales de la fibra óptica monomodo, SMF, (Single-Mode Fiber), con la fibra óptica de múltiples núcleos, permitiría la implementación y uso de componentes ópticos convencionales, lo que representa una ventaja significativa en términos de infraestructura y costos. De hecho, se ha reportado que un revestimiento de diámetro estándar de 125 μm puede soportar configuraciones de cuatro núcleos homogéneos (Matsui et al., 2015) y de cinco núcleos heterogéneos (Gonda et al., 2016). Esto demuestra que es posible obtener una diafonía debido a la interferencia cruzada, XT, (Cross-Talk), suficientemente baja mediante el uso de un perfil de índice de refracción escalonado asistido por trinchera, (trench-assisted index profile), una técnica que contribuye a reducir la interferencia entre núcleos sin comprometer el rendimiento de la fibra óptica (Gonda et al., 2016).
Se debe agregar además, que la interconectividad entre fibras ópticas multi núcleos, MCFs, (Multi-Core Fibers), con revestimiento estándar, fabricadas por distintos productores fue demostrada por primera vez en 2017, logrando una transmisión superior a los 100 Tbit/s en un enlace completo de multiplexación por división de espacio, SDM, (Space Division Multiplexing), de 316 km compuesto por fibras ópticas multi núcleos, MCFs de revestimiento estándar (Matsui et al., 2017), usando amplificadores de fibra óptica dopada con erbio de múltiples núcleos MC-EDFAs, (Multi-Core Erbium-Doped Fiber Amplifiers), altamente eficientes (Ono et al., 2013; Tsuchida et al., 2016; De Gabory et al., 2017) y conectores MCF (Sakaime et al., 2014; Saito et al., 2014). En este contexto, los experimentos también han demostrado que una fibra de cuatro núcleos, con un perfil de índice de refracción escalonado, asistido por trinchera, (trench-assisted index profile), completamente compatible con la fibra óptica monomodo, SMF, (Single-Mode Fiber), logra establecer una transmisión de un enlace de 100 Pbit/s·km (Matsui et al., 2018).
Compatibilidad y Aplicaciones de las Fibras Ópticas Multi-Núcleos
Por lo tanto, para extender la distancia de transmisión a varios miles de kilómetros, se ha propuesto y demostrado la viabilidad de la fibra óptica multi núcleos, MCF, de revestimiento estándar con un ancho de banda monomodo restringido en la banda de longitudes de ondas de baja pérdida C+L (Tamura, 2019; Sakuma et al., 2019; Sagae et al., 2019). Por ende, recientemente se ha estado investigando la aplicabilidad del perfil de índice de refracción escalonado, (Step-Index), en fibras ópticas multi núcleos, MCF, con revestimiento estándar, (SI-MCF, Step-Index Multi-Core Fiber), ya que este perfil de índice de refracción es ampliamente utilizado en la fibra óptica convencional del estándar G.652.D y presenta la gran ventaja de facilitar la producción masiva mediante el método de deposición axial de vapor, VAD, (Vapor Axial Deposition); esta investigación ha demostrado que la fibra óptica multi núcleos, con perfil de índice de refracción escalonado, SI-MCF, es aplicable en transmisiones de tecnología en el rango espectral de los terabit/s, para distancias de varias decenas de kilómetros, cubriendo todo el ancho de banda disponible (Matsui & Nakajima, 2019; Matsui et al., 2019).
Con todo y lo anterior, el presente artículo explora el diseño y el potencial de la fibra óptica multi núcleos, MCF, (Multi-Core Fiber), de revestimiento estándar, considerando su compatibilidad óptica con los estándares de fibras ópticas convencionales. Inicialmente, se ha investigado de manera numérica y experimental el diseño y las características de la fibra óptica de índice de refracción escalonado en configuración de fibras ópticas multi núcleos, con índice de refracción escalonado o SI-MCF, (Step-Index Multi-Core Fiber), con un diámetro de revestimiento estándar, lo cual permite compatibilidad óptica con las fibras convencionales del estándar, G.657.A1 (Matsui et al., 2015). También se evidencia la aplicabilidad de la fibra óptica, SI-MCF, con cables de fibra óptica convencionales en términos de sensibilidad a la micro-flexión, lo que afecta las pérdidas y la variación de la diafonía generada por la interferencia cruzada, XT, (Cross-Talk) (Gonda et al., 2016).
Análisis Comparativo de Perfiles de Índice de Refracción Escalonado y Asistido por Trinchera
Con respecto a lo planteado, se ha evaluado la capacidad de mejora de la fibra óptica multi núcleos, MCF, de revestimiento estándar, considerando la distancia de transmisión y el ancho de banda de la fibra óptica monomodo, así como su compatibilidad óptica con diversos estándares existentes. Además, se ha analizado el perfil de índice de refracción escalonado, (SI), así como los perfiles asistidos por trinchera, (trench-assisted index profile), y los de revestimiento deprimido, de forma W, (depressed cladding profiles). Estos análisis consideran también dos tipos de ancho de banda monomodo, que son las bandas O-L y C+L, para optimizar su desempeño en aplicaciones de largo alcance (Tamura, 2019; Sagae et al., 2019).
Por otro lado, se ha demostrado que las fibras ópticas multi núcleos, MCFs de revestimiento estándar pueden diseñarse y optimizarse de manera que satisfagan los requisitos de interferencia cruzada, que causan los efectos de diafonía, XT, (Cross-Talk), en diversas áreas de aplicación, logrando además el cumplimiento simultáneo de las Recomendaciones de los estándares ITU-T G.652, G.654 y G.657 (Sakuma et al., 2019).
A continuación, podemos revisar la Figura 1, que ilustra el concepto de la fibra óptica multi núcleos, MCF, (Multi-Core Fiber) con revestimiento estándar (Matsui et al., 2015). Al adoptar un diámetro de revestimiento estándar, D, de 125 ± 0.7 μm, esta tecnología busca no solo mejorar la técnica de fabricación de la fibra óptica, sino también posibilitar el uso continuado de tecnologías convencionales, tales como la estructura de cable convencional y las interfaces de conectores ópticos.
Figura 1. El concepto de la fibra óptica multi núcleos, MCF con revestimiento estándar.
De igual manera, la compatibilidad óptica con la fibra óptica monomodo, SMF, (Single-Mode Fiber) convencional permite que los enlaces de fibra óptica multi núcleos, MCF, puedan coexistir de manera eficiente con los enlaces de fibra óptica monomodo, SMF, ya existentes, facilitando así su implementación en redes ya establecidas.
Avances en la Compatibilidad Óptica para Redes Submarinas y Terrestres
En primer lugar, se considera un perfil de índice de refracción escalonado para los núcleos (SI, step-index) debido a que este perfil es ampliamente utilizado en la fibra óptica convencional G.652.D (de Montmorillon et al., 2009). A diferencia de otros perfiles, el índice de perfil de índice de refracción escalonado, proporciona una estructura óptima para la transmisión de datos en largas distancias. Además, se ha evaluado la compatibilidad óptica de cada núcleo con los estándares ópticos G.652.D y G.657.A1, las cuales poseen un diámetro de campo modal (MFD, mode field diameter) de entre 8.6 y 9.2 μm operando en una longitud de onda λ de 1310 nm, asegurando un rendimiento estable en entornos de transmisión convencionales (Matsui et al., 2018).
Asimismo, las fibras ópticas de los estándares, G.652.D y G.657.A1, presentan una pérdida por micro flexión (αb) de menos de 0.1 dB por vuelta en el rango de longitud de onda de λ = 1625 nm, junto con un radio de flexión (R) de 15 mm, lo que permite una considerable reducción en las pérdidas debidas a curvas pronunciadas en las fibras ópticas (Winzer et al., 2011). Además, se asegura que la longitud de onda de corte (λc) sea inferior a 1260 nm, lo cual es esencial para minimizar la dispersión y mejorar la eficiencia de la transmisión en el espectro C y L (Kobayashi et al., 2017).
En tal sentido, se puede asumir que la fibra óptica multi núcleos con índice de refracción escalonado (SI-MCF, step-index multi-core fiber) presenta una estructura homogénea en sus núcleos, garantizando una uniformidad en la transmisión de datos y una reducción en la interferencia entre canales (Igarashi et al., 2014). Desde esta perspectiva, los núcleos están dispuestos de forma circular, siguiendo una configuración óptima para minimizar la diafonía (crosstalk) entre ellos y, al mismo tiempo, maximizar la densidad de canales en un espacio reducido, como se ilustra en la Figura 1 (Sakaguchi et al., 2011).
Cabe también señalar, que la Figura 2 muestra las pérdidas adicionales calculadas, así como, la diafonía XT de la fibra óptica multi núcleo, (MCF, multi-core fiber), con revestimiento estándar y perfil escalonado (SI, step-index). A este respecto, el diámetro del núcleo, 2a, y la diferencia de índice de refracción relativa, Δ, se establecieron en 8.2 μm y 0.39%, respectivamente, con el objetivo de maximizar la contención óptica. Esto resultó en un campo modal, (MFD, mode field diameter), de 8.6 μm para una longitud de onda λ = 1310 nm y una longitud de onda de corte λc de 1260 nm. Con relación a lo mencionado, en la Figura 2(a) se traza las pérdidas adicionales, αex, en función de la variación del índice de refracción escalonado de los núcleos para un número diferentes de núcleos, N. Las pérdidas se calculan como las pérdidas de contención para la longitud de onda λ = 1625 nm. En este gráfico, los colores negro, rojo, azul y verde representan los valores de núcleos N = 3, 4, 5 y 6, respectivamente (de Montmorillon et al., 2009).
Figura 2. Diseño de una fibra óptica multi núcleos, con índice de refracción escalonado, SI-MCF, con diámetro de revestimiento estándar. (a) pérdida adicional en función del número de núcleos, y (b) diafonía XT total calculada.
Desde este punto de vista, debido al diámetro de revestimiento fijo, D = 125 μm, el grosor del revestimiento exterior, (OCT, outer cladding thickness), se redujo siguiendo la relación OCT = D/2 − Λ/(2 sin(π/N)). Como consecuencia, las pérdidas adicionales, αex aumentan al incrementar la diferencia relativa del índice de refracción escalonado, de los núcleos, o espaciamiento entre núcleos, Λ, y/o el número de núcleos. En este contexto, se buscó reducir las pérdidas adicionales αex a menos de 0.01 dB/km, un valor significativamente inferior a las pérdidas de propagación de la fibra óptica monomodo convencional, (SMF, single-mode fiber). Para lograrlo la diferencia relativa del índice de refracción escalonado, de los núcleos, o espaciamiento entre núcleos, Λ, debía ser inferior a 47, 38, 32 y 27 μm para valores de N de 3, 4, 5 y 6, respectivamente (Winzer et al., 2011).
En este marco, la Figura 2(b) muestra la interferencia por diafonía, XT, calculada como la suma de la interferencia de dos núcleos vecinos. Así establecido, la diafonía, XT, alcanza los 0 dB/km y se satura en 3 dB cuando la diferencia relativa del índice de refracción escalonado, de los núcleos, o espaciamiento entre núcleos, es Λ ≤ 33 μm para una longitud de onda de 1625 nm. Este fenómeno genera un fuerte acoplamiento entre los núcleos, dificultando la transmisión de señales de manera independiente en cada núcleo. En función de lo mencionado, es posible asignar hasta cuatro núcleos de índice de refracción escalonado, SI, dentro del diámetro estándar de revestimiento de 125 μm, mientras se atenúa suficientemente la pérdida adicional, αex, (Igarashi et al., 2014).
Así como se estableció, para un número de núcleos, N = 4 con un valor de la diferencia relativa del índice de refracción escalonado, de los núcleos, o espaciamiento entre núcleos, Λ, de 38 μm, la diafonía, XT, total, se mantuvo relativamente alta en −20 dB/km para la longitud de onda de λ = 1625 nm. No obstante, la diafonía XT se redujo a −28 dB/km y −56 dB/km para longitudes de onda de 1550 y 1310 nm, respectivamente. Este comportamiento permite realizar una transmisión de multiplexación por división del espacio, (SDM, space-division multiplexing), para distancias de 10 km o más, con una penalización de diafonía XT baja, de menos de 1 dB, usando el formato QPSK, (quadrature phase shift keying) (Puttnam et al., 2015). En consecuencia, este rendimiento demuestra numéricamente, que cuatro núcleos homogéneos con índice de refracción escalonado, SI, pueden conformar una fibra óptica multi núcleos, MCF, con revestimiento estándar, logrando así, que se mantenga la compatibilidad óptica con las especificaciones de los estándares de las fibras ópticas G.652.D y G.657.A1 (Sakamoto et al., 2018).
Al considerar las especificaciones anteriores, se pueden fabricar diversas longitudes de fibras ópticas multi núcleos con índice de refracción escalonado, (SI-MCF, step-index multi-core fiber), y analizar experimentalmente las propiedades ópticas. En este contexto, la Tabla I presenta imágenes de la sección transversal, junto con las propiedades geométricas y ópticas medidas de algunas fibras ópticas. A partir de tres preformas diferentes, se pueden fabricar, por ejemplo, tres fibras ópticas multi núcleos, SI-MCFs con suficiente volumen para producir al menos 150 km de fibra en cada caso. Con relación a lo mencionado, el diámetro del revestimiento y el perfil de índice de refracción escalonado relativo de los núcleos, o espaciamiento entre núcleos, Λ, puede ser cuidadosamente controlado, con valores promedio de 125 μm y 40 μm, respectivamente. La variación en Λ es mínima, de solo 0.3 μm entre las tres fibras ópticas multi núcleos con índice de refracción escalonado, SI-MCFs, lo que se traduce en una pérdida de empalme inferior a 0.1 dB para la longitud de onda λ = 1310 nm, considerando un desalineamiento rotacional de 0.6 grados.
Tabla I. Propiedades de las fibras ópticas multi-núcleos fabricadas con perfil de índice de refracción escalonado, SI-MCF.
En vista de esto, la pérdida de propagación se mantiene suficientemente baja, con valores inferiores a los 0.20 dB/km para una longitud de onda de λ = 1550 nm en las tres fibras ópticas multi núcleos de índice de refracción escalonado, SI-MCFs, comparable a los niveles observados en fibras ópticas monomodo convencionales, (SMF, single-mode fiber). Específicamente, se observa que el diámetro del campo modal, (MFD, mode field diameter), para la longitud de onda de corte del cable λcc (medida en tramos de 22 m), la pérdida por flexión αb, y la longitud de onda de dispersión Cero, λ0, son compatibles con los estándares de las fibras ópticas G.652.D y/o G.657.A1. En tal sentido, también se registra una baja dispersión del modo de polarización, (PMD, polarization mode dispersion), menor a 0.1 ps/km en todas las fibras ópticas multi núcleos, de índice de coeficiente de refracción escalonado, SI-MCFs fabricadas, lo que refuerza la viabilidad para aplicaciones en redes de telecomunicaciones avanzadas.
Por otro lado, en la Figura 3 se ilustra las características medidas de las pérdidas y de diafonía (XT, Crosstalk). En particular, la Figura 3(a) presenta los espectros de las pérdidas correspondientes a las tres fibras multi núcleos de índice de refracción escalonado (SI-MCF, Step-Index Multi-Core Fiber). Las curvas en colores rojo, azul y verde representan las pérdidas promedio entre los cuatro núcleos para las fibras ópticas multi núcleos, MCF-A, MCF-B y MCF-C, respectivamente, como se describe en la Tabla I. A modo de comparación, se incluye una curva discontinua que representa una fibra óptica del estándar G.657.A1. Específicamente, se observa que las fibras ópticas multi núcleos de índice de refracción escalonado, SI-MCFs, presentan pérdidas ligeramente mayores, en comparación con la fibra óptica convencional monomodo (SMF, Single-Mode Fiber) cuando la longitud de onda λ es mayor a los 1600 nm. En este sentido, se puede considerar que esta diferencia en las pérdidas entre las fibras multi núcleos de índice de refracción escalonado, SI-MCFs, y la fibra óptica monomodo estándar, SMF se debe a las pérdidas adicionales αex, ya que el valor de αex calculado, es de 0.02 dB/km para la longitud de onda λ de 1625 nm con una diferencia relativa del índice de refracción escalonado, de los núcleos, o espaciamiento entre núcleos, Λ, de 40 μm, como se muestra en la Figura 2(a). Además, se observan los espectros de baja pérdida, menores a 0.4 dB/km en toda la banda de longitudes de ondas, en las tres fibras ópticas multi núcleos con índice de refracción escalonado, SI-MCFs; sin embargo, la fibra óptica multi núcleos, MCF-B, exhibe una pérdida ligeramente mayor para la longitud de onda λ de 1383 nm, debido a la absorción de los grupos OH, que generan pérdidas por pico de agua (Takara et al., 2012).
Figura 3. Características medidas de las pérdidas y la diafonía XT en tres fibras ópticas multi núcleos, con índice de refracción escalonado SI-MCFs.
Asimismo, la Figura 3(b) muestra las características totales de diafonía (XT), que representan la suma de la interferencia proveniente de los otros tres núcleos. En este gráfico, los símbolos marcan los valores medidos, mientras que la línea negra representa el valor calculado. Los resultados de las mediciones coinciden con los valores calculados en el rango de longitudes de onda más largas. La desviación que muestra la diafonía de interferencia cruzada, XT total, entre las tres fibras ópticas multi núcleos de índice de refracción escalonado, SI-MCFs, es mínima, de menos de 2 dB, ya que estas fibras ópticas poseen un espaciamiento entre núcleos (Λ) que ha sido bien controlado, así como propiedades ópticas similares. El valor de la diafonía, XT, se mantuvo por debajo de los −33 dB/km y los −27 dB/km para las longitudes de onda λ de 1550 y 1625 nm, respectivamente, lo que es adecuado para transmisiones de señales en formato QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying) para distancias de unos 10 a 40 km, con una penalización de diafonía, XT, de 1 dB o menos dentro del ancho de banda total (Winzer et al., 2011).
Específicamente, se detectó una diafonía (XT) ligeramente mayor a la calculada en el rango de longitudes de onda más cortas. Esta diferencia fue inducida por la diafonía XT generada en los dispositivos de entrada y salida múltiple (FIFO, Fan-In/Fan-Out). Para una longitud de onda λ de 1310 nm, la diafonía, XT fue extremadamente baja, de menos de −62 dB/km, incluso al considerar los dispositivos FIFO, con lo cual se anticipa que esto tenga un impacto insignificante en el rendimiento de la transmisión dentro de la banda O. Según lo indicado en estudios previos, la aplicabilidad en toda la banda de longitudes de ondas de las fibras ópticas multi núcleos de índice de refracción escalonado, SI-MCFs, para transmisiones de alta velocidad del orden de los terabits por segundo, a lo largo de varias decenas de kilómetros, lo que ya ha sido demostrado, mediante experimentos tanto de transmisión paralela de alta velocidad en la banda O como de transmisión coherente en SDM/WDM (Space-Division Multiplexing/Wavelength-Division Multiplexing) en la banda C (Matsui et al., 2019).
Rendimiento y Especificaciones Ópticas de las Fibras Multi Núcleos
Por otro lado, se ha analizado la sensibilidad a la micro-flexión, de las fibras ópticas de núcleos múltiples con índice refracción escalonado (SI-MCF, Step-Index Multi-Core Fiber) para confirmar su aplicabilidad en sistemas con cables de fibra óptica convencional (Matsui et al., 2019). En este contexto, se elaboraron muestras de prueba de 550 m de longitud de una fibra de núcleo múltiple tipo B (MCF-B) y de fibras convencionales de los estándares, G.652.D y G.657.A1, con el objetivo de realizar una comparación exhaustiva. Además, se utilizó el método de malla de alambre para evaluar la sensibilidad a la micro-flexión, controlando la presión lateral sobre la fibra óptica mediante fuerzas de tensión sobre el enrollado aplicada a las muestras de prueba (Sakamoto et al., 2016).
Igualmente, la Figura 4 muestra los resultados obtenidos en la medición de sensibilidad a la micro-flexión. De manera específica, la Figura 4(a) presenta el incremento de las pérdidas para una longitud de onda de λ = 1625 nm en función de la tensión aplicada. La línea sólida representa el aumento promedio de las pérdidas entre los cuatro núcleos de la fibra óptica multi núcleos, SI-MCF, mientras que las líneas discontinuas y punteadas corresponden a las fibras ópticas de los estándares G.657.A1 y G.652.D, respectivamente (Tamura, 2019). Con base en estos resultados, se puede determinar, que las fibras ópticas multi núcleos con índice de refracción escalonado, SI-MCF, muestran un incremento en las pérdidas ligeramente superior al de la fibra óptica del estándar G.657.A1. A pesar de esto, se puede considerar que las pérdidas adicionales, αex, atribuibles a la fibra óptica multi núcleos de índice de refracción escalonado, SI-MCF, es la causa de este aumento mínimo en las pérdidas, debido a los efectos de la micro-flexión. Se comprueba, que en comparación con la fibra óptica del estándar G.652.D, el incremento en las pérdidas se mantiene suficientemente bajo como para hacer que la óptica multi núcleos con índice de refracción escalonado, SI-MCF, sea adecuada para la fabricación de cables de fibra óptica de alta capacidad de transmisión de datos (Soma et al., 2017).
Figura 4. Sensibilidad a la micro-flexión en fibras ópticas multi núcleos con perfil de índice de refracción escalonado, SI-MCF.
Por otra parte, en la Figura 4(b) se ilustra el cambio en el espectro de la diafonía (XT, Crosstalk) con respecto a la presión lateral. Los círculos, cuadrados y triángulos representan los valores de las fuerzas aplicadas de 0, 1.13 y 1.85 Newton, respectivamente, mientras que las líneas sólidas muestran la aproximación lineal de los resultados medidos (Sakaime et al., 2014). Según los resultados, no se observan cambios significativos en las características de la diafonía, XT, a medida que se incrementaba las fuerzas de tensión aplicadas. Por lo tanto, se puede anticipar que la presión lateral inducida durante la instalación de cables de fibra óptica tiene un impacto mínimo sobre las características de diafonía, XT, resultantes (Saito et al., 2014).
Sensibilidad a la Micro-Flexión en Fibras Ópticas Multi Núcleos
Se puede afirmar, que los resultados anteriores confirman que la fibra óptica multi núcleos de índice de refracción escalonado, SI-MCF, puede emplearse en aplicaciones de transmisión dentro del ancho de banda total disponible, manteniendo una sensibilidad a la micro-flexión suficientemente baja y cumpliendo completamente con las especificaciones de las normativas de los estándares G.652.D y G.657.A1 (Matsui & Nakajima, 2019).
Conviene aquí precisar, que se hemos estado analizando la fibra óptica con “s” núcleos múltiples con índice de refracción escalonado y revestimiento estándar (SI-MCF), compatible dentro de todo el ancho de banda correspondiente a la de una fibra óptica monomodo convencional (SMF, single-mode fiber) y que presenta una diafonía por interferencia entre núcleos (XT, crosstalk) relativamente alta. Como consecuencia, la capacidad de transmisión solo se extiende a distancias de algunas decenas de kilómetros (Igarashi et al., 2014). A fin de reducir esta limitación, se han propuesto perfiles de índice de refracción avanzados, como el perfil asistido por trinchera (TA, trench-assisted), que permite disminuir el nivel de diafonía XT. Además, otras propiedades ópticas, tales como la longitud de onda de corte y el diámetro del campo modal (MFD, mode field diameter), también influyen de forma significativa en las características de la diafonía XT (Sakaguchi et al., 2011).
En cuanto a esto, se ha explorado la posibilidad de optimizar las fibras ópticas de núcleos múltiples con revestimiento estándar para permitir transmisiones de largas distancias. Esto incluye la consideración de perfiles de índice de refracción avanzados que mantengan la compatibilidad en el ancho de banda de transmisión requerido. En la Tabla II se presentan los perfiles de índice de refracción evaluados, donde se tomó en cuenta la compatibilidad óptica con los estándares de las fibras ópticas convencionales, específicamente los estándares G.652, G.654.D y G.657.A1 (Sakamoto et al., 2018).
Tabla II. Perfiles de índice de refracción escalonado para fibras ópticas multi-núcleos, MCF, con revestimiento estándar.
Conviene destacar que, para aplicaciones dentro del rango espectral de ancho de banda total disponible, se utilizan perfiles de índice de refracción escalonado (SI) y de perfil asistido por trinchera (TA, trench-assisted). El perfil de índice de refracción escalonado, SI, es ampliamente empleado en aplicaciones con tecnologías convencionales de fibras ópticas del estándar G.652.D debido a su capacidad para una producción en masa uniforme y económica (Matsui et al., 2017). En cambio, el perfil de índice de refracción asistido por trinchera, TA, es comúnmente utilizado en fibras ópticas resistentes a las pérdidas por curvaturas, como las descritas en las recomendaciones del estándar ITU-T G.657, ya que ofrece mejores propiedades de confinamiento óptico y, por ende, reduce las pérdidas en entornos complejos de instalaciones (Sakamoto et al., 2016).
En lo que se refiere a las transmisiones de ultra largas distancias, como los sistemas de cables submarinos, se prefieren fibras ópticas con longitudes de onda de corte desplazadas debido a sus características de bajas pérdidas y una minimización de los efectos no lineales (Kobayashi et al., 2017). Además, el uso de un perfil de revestimiento deprimido, en forma de W, es habitual en estas aplicaciones, ya que esta estructura, basada en un núcleo de sílice puro, permite alcanzar grandes áreas efectivas (Aeff), lo cual contribuye a reducir los efectos de diafonía y a mejorar la eficiencia de transmisión en largas distancias (Puttnam et al., 2015).
Sumado a esto, se ha investigado el potencial de la interferencia cruzada o diafonía (XT, Crosstalk) en fibras ópticas multi-núcleo (MCF, Multi-Core Fiber) con revestimiento estándar en aplicaciones dentro del ancho de banda total. En la Figura 5, se muestra la relación entre la diafonía (XT, Crosstalk) y el diámetro de campo modal (MFD, Mode Field Diameter), considerando la compatibilidad óptica con fibras ópticas de los estándares G.652.D y G.657.A1. Con respecto al eje horizontal, se presenta el campo modal (MFD, Mode Field Diameter) para una longitud de onda λ = 1310 nm, estableciendo una longitud de onda de corte λc = 1260 nm. Antes que nada, se configura el perfil de una estructura de perfil de índice de refracción asistido por trinchera, TA, donde se ajusta la posición relativa “a” aproximadamente en l/a = 2.5, el ancho relativo d/a en 1.0 y la profundidad Δd en -0.7% para una estructura de trinchera, a fin de evitar una reducción excesiva del campo modal (MFD, Mode Field Diameter) y así lograr un efecto de supresión de la diafonía (XT) (Igarashi et al., 2014; Tamura, 2019; de Montmorillon et al., 2009).
Figura 5. Relación entre la diafonía XT y el campo modal (MFD, mode field diameter) para aplicación dentro del ancho de banda total.
Con este trasfondo, ha sido posible establecer un valor máximo del perfil escalonado del índice de refracción en el núcleo, de espaciamiento entre núcleos, Λ, así como el OCT (outer cladding thickness) mínimo con el objetivo de obtener un valor de atenuación externo de pérdidas adicionales αex = 0.01 dB/km para una longitud de onda λ = 1625 nm. Este valor depende directamente del perfil de índice de refracción y de las propiedades ópticas de cada núcleo. Desde este ángulo, se observa que un campo modal (MFD, Mode Field Diameter) más grande provoca un aumento en la diafonía (XT, Crosstalk). Asimismo, se comprueba que el perfil de índice de refracción asistido por trinchera, TA (trench-assisted) mejoraba las características de la diafonía (XT) en al menos 30 dB, en comparación con el perfil de índice escalonado (SI, Step Index) (Sakaguchi et al., 2011; Matsui et al., 2019).
En relación a esto, al considerar el valor del campo modal (MFD, Mode Field Diameter) compatible con las fibras ópticas de los estándares G.652 y G.657, se encontró que la diafonía (XT) en el perfil escalonado del índice de refracción (SI, Step Index) se mantuvo en -20 dB/km o superior, mientras que el perfil de índice de refracción asistido por trinchera, TA, mostró una diafonía (XT) inferior a -50 dB/km para la longitud de onda λ = 1625 nm. Esto resulta esencial, ya que permite realizar transmisiones de multiplexación por división del espacio (SDM, Space-Division Multiplexing) a través de todo el ancho de banda disponible de la fibra óptica, manteniendo la calidad de la transmisión en distancias que abarcan cientos de kilómetros (Kobayashi et al., 2017; Soma et al., 2017).
Diafonía y Transmisión de Largas Distancias en Fibras Ópticas MCF
Es relevante considerar, que es posible reducir la diafonía (XT, crosstalk) desplazando la longitud de onda de corte hacia valores más largos, lo cual se logra mediante un mayor confinamiento óptico. En la Figura 6 se observa la diafonía (XT, crosstalk) para la longitud de onda λ = 1625 nm, en función de la longitud de onda de corte. Las curvas continuas y discontinuas representan, respectivamente, los perfiles de índice de refracción escalonado (SI, step-index) y el perfil asistido por trinchera (TA, trench-assisted). En este caso, el diámetro del campo modal (MFD, mode field diameter) es de 8.6 μm para la longitud de onda de λ = 1310 nm. Conforme aumenta la longitud de onda de corte, se observa una disminución progresiva en la diafonía (XT, crosstalk).
Figura 6. Relación entre la diafonía XT y ancho de banda de la fibra óptica monomodo.
Asimismo, el perfil de índice de refracción de escalonado, SI, muestra una reducción en la diafonía (XT, crosstalk) inferior a −52 y −63 dB/km al restringir el ancho de banda de la fibra óptica monomodo a las bandas S+C+L y C+L, respectivamente. Estos valores son suficientes para suprimir la penalización que introduce la diafonía (XT, crosstalk) de señales en formato QPSK (quadrature phase-shift keying), especialmente en transmisiones de larga distancia, que abarcan enlaces de varios miles de kilómetros (Igarashi et al., 2014). Por otro lado, el perfil de índice de refracción asistido por trinchera (TA, trench-assisted) permite alcanzar una diafonía (XT, crosstalk) aún mucho menor, de hasta −92 dB/km o menos, al desplazar la longitud de onda de corte a 1460 nm o más (Sakaguchi et al., 2011).
De igual forma, tanto el perfil de índice de refracción escalonado, SI, como el perfil de índice de refracción asistido por trinchera (TA, trench-assisted) logran niveles de diafonía (XT, crosstalk) suficientemente bajos, lo cual resulta esencial para cumplir con los límites paramétricos exigidos en las transmisiones de larga distancia, superiores a los 1,000 km. Esto se consigue manteniendo la compatibilidad de la fibra multi núcleos con la fibra óptica monomodo estándar convencional (SMF, single-mode fiber), para un área efectiva comparable entre ambas tecnologías, siempre y cuando el ancho de banda de la fibra monomodo haya sido limitada (Puttnam et al., 2015).
Por otro lado, considerando ahora la expansión del área efectiva de la fibra óptica multi núcleos (MCF, Multi-Core Fiber) con revestimiento estándar. En la Fig. 7, se observa la relación entre la diafonía (XT, Crosstalk) y el diámetro del campo modal (MFD, Mode Field Diameter) para la fibra óptica multinúcleo (MCF) del tipo con longitud de onda de corte desplazada a λc = 1530 nm. Además, en el eje horizontal se muestra el valor del campo modal (MFD) centrado en la longitud de onda λ = 1550 nm. Las curvas sólida, discontinua y punteada representan los perfiles de índice de refracción SI, TA y W, respectivamente. Bajo este contexto, se confirma que el perfil de revestimiento deprimido, de índice de coeficiente de refracción con forma de W, (Depressed cladding profile), mejora significativamente las características de diafonía (XT) en comparación con el perfil SI, y el perfil de índice de refracción asistido por trinchera, TA, muestra una mejora aún mayor en la diafonía (XT) respecto a los perfiles anteriores.
Figura 7. Relación entre la diafonía XT y el tipo campo modal (MFD, mode field diameter) con longitud de onda de corte desplazada.
Con esta premisa, al considerar una diafonía (XT) inferior a −57 dB/km, correspondiente a una distancia de transmisión de 10,000 km utilizando el formato (QPSK, Quadrature Phase Shift Keying), se observa que el perfil de índice de refracción escalonado, SI, se logra un valor de campo modal (MFD) de 9.7 μm para la longitud de onda λ = 1550 nm, en consonancia con los estándares de las fibras ópticas G.654.A y C. En contraste, tanto el perfil de forma W, que corresponde a un perfil de revestimiento deprimido, como el perfil asistido por trinchera, TA, alcanzan diámetros de campo modal (MFD) superiores, de 11.7 μm y 12.1 μm, respectivamente, con una diafonía (XT) de −57 dB/km. Esto resulta compatible con las recomendaciones de los estándares ITU-T G.654.D y G.654.E para fibras ópticas de gran área efectiva (Aeff) y longitud de onda de corte desplazada.
En definitiva, se espera que la fibra óptica multinúcleo (MCF) con revestimiento estándar y longitud de onda de corte desplazada, admita transmisiones adecuadas para aplicaciones de sistemas ópticos coherentes de ultra larga distancia y con menores efectos no lineales, logrando un rendimiento comparable al de las fibras ópticas del estándar G.654.E, al emplear perfiles de forma W con revestimiento deprimido, (Depressed cladding profile) o asistido por trinchera TA, (Trench Assisted).
Perspectivas Futuras de las Redes con Fibras Multi Núcleos
Por otro lado, en la Tabla III se resume una serie de productos así como la aplicabilidad de las fibras ópticas multi núcleos (MCF, multi-core fiber) con revestimiento estándar. Aunque se consideran dos anchos de banda monomodo — uno dentro del ancho de banda total (rango espectral O-L) y otro en la banda C+L de baja pérdida—, es fundamental resaltar la compatibilidad óptica con los estándares de las fibras ópticas existentes en los sistemas de telecomunicaciones. La fibra óptica multi núcleos con perfiles de índice de refracción escalonado (SI-MCF, step-index multi-core fiber) soporta transmisiones dentro de la totalidad del ancho de banda disponible, alcanzando varias decenas de kilómetros, y manteniendo la compatibilidad óptica con estándares de fibras ópticas como las fibras ópticas de los estándares G.652.D y G.657.A1 (Matsui et al., 2015). Esto hace posible su utilización en aplicaciones de corto alcance, tales como en redes de acceso a los servicios desde la ubicación de los usuarios, redes metropolitanas y en interconexiones con centros de datos (DCI, data-center interconnection) (Sakaguchi et al., 2011).
Tabla III. Línea de productos y aplicaciones de la fibra óptica multi-núcleos, MCF, con revestimiento estándar.
Desde esta perspectiva, la fibra óptica multi núcleos con perfil asistido por trinchera (TA, trench-assisted) tiene la capacidad de incrementar la distancia de transmisión a varios cientos de kilómetros, adecuándose para aplicaciones en redes terrestres de alta capacidad. Con el ancho de banda monomodo restringido a la banda C+L de baja pérdida, la fibra óptica multi núcleos con perfil de índice de refracción escalonado, SI-MCF, puede sostener transmisiones de miles de kilómetros, alcanzando hasta los 10,000 km en sistemas ópticos coherentes de cables submarinos, siempre que coincida con el diámetro del campo modal (MFD, mode field diameter) de la fibra óptica monomodo convencional (SMF, single-mode fiber), correspondiente a las fibras ópticas de los estándares G.654.A y C (Kobayashi et al., 2017; Soma et al., 2017).
Estandarización y Viabilidad de las Fibras Multi Núcleos para Cables Submarinos
Ha sido comprobado experimentalmente, que la implementación de fibras ópticas multi núcleos con perfil de índice de refracción asistido por trinchera (TA) o con un perfil de revestimiento deprimido (de forma, W) permite expandir el área efectiva (Aeff, effective area), mejorando así el rendimiento mediante la reducción de los efectos no lineales. Esta característica es especialmente valiosa para cumplir con los requisitos de los estándares G.654.D y E, al tiempo que garantiza niveles de diafonía (XT, crosstalk) lo suficientemente bajos para satisfacer las exigencias de los sistemas de cables submarinos (Sakamoto et al., 2016; Tamura, 2019). En este sentido, la fibra óptica multi núcleos de revestimiento estándar (MCF) promete ser aplicable a diversos sistemas de transmisión, destacándose por su excelente rendimiento y por su compatibilidad óptica con los estándares de fibra óptica convencional actualmente en uso.
De acuerdo al análisis descrito en este trabajo, se ha revisado el concepto y los campos de aplicación de la fibra óptica multinúcleo (MCF, Multi-Core Fiber) con revestimiento estándar, destacando cómo esta tecnología responde a las exigencias ópticas de compatibilidad de las fibras ópticas monomodo convencionales. Inicialmente, se ha explorado la posibilidad de configurar cuatro núcleos homogéneos con un perfil de índice de refracción escalonado (SI, Step-Index) dentro del diámetro de un revestimiento estándar. Las fibras ópticas multinúcleo con índice de refracción escalonado, SI (SI-MCF, Step-Index Multi-Core Fibers) desarrolladas bajo esta configuración, cumplen de forma plena con los estándares de las fibras ópticas convencionales del estándar G.657.A1 (Matsui et al., 2015).
De ahí que, el análisis de la sensibilidad a los efectos de la micro-flexión, de las pérdidas y de la diafonía (XT, Crosstalk) han confirmado la viabilidad de aplicar esta tecnología de fibras ópticas multinúcleo SI-MCF con índice de refracción escalonado en estructuras con cables de fibra óptica convencionales (Igarashi et al., 2014). Asimismo, se ha considerado cómo optimizar el rendimiento de la fibra óptica multi núcleos, MCF, con revestimiento estándar, mediante la incorporación de perfiles de índice de refracción avanzados, tales como el perfil asistido por trinchera (TA, Trench-Assisted) y el perfil de revestimiento deprimido, de forma W (Depressed Cladding), además de la implementación de un control más preciso del ancho de banda en la transmisión monomodo. Estos avances han permitido que la fibra óptica resultante cumpla con los estándares existentes, facilitando su implementación en sistemas avanzados de transmisión óptica (Sakamoto et al., 2018).
Desde esta perspectiva, para las fibras ópticas multinúcleo con revestimiento estándar y perfil de índice de refracción escalonado (SI), diseñadas con longitud de onda de corte desplazada, los resultados de la diafonía medida (XT) han evidenciado un aumento considerable en la distancia de transmisión, alcanzando varios miles de kilómetros (Takara et al., 2012). Asimismo, con el uso de perfiles asistidos por trinchera (TA) y de revestimiento deprimido (W), se ha logrado una diafonía ultra baja, acompañada de un área efectiva (Aeff) amplia, comparable con la del estándar de fibra óptica G.654.E (Sakaguchi et al., 2011). En este contexto, el amplio rango de aplicaciones que permite a la fibra óptica multinúcleo con revestimiento estándar acelerar la adopción de sistemas de transmisión basados en la multiplexación por división del espacio (SDM, Space-Division Multiplexing), impulsando de manera decisiva la introducción de la tecnología de fibra óptica multi núcleos, MCF, en redes de comunicación avanzadas (Puttnam et al., 2015).
Es evidente, que la fibra óptica multi-núcleos no es solo una innovación tecnológica, sino una herramienta esencial para el progreso de la humanidad en un mundo impulsado por datos. Su potencial para transformar las redes de telecomunicaciones es incuestionable, desde redes locales hasta enlaces intercontinentales submarinos. La exploración y el desarrollo continuo en esta área garantizará que nuestras sociedades estén equipadas para enfrentar los desafíos tecnológicos del mañana. Invitamos a todos los interesados a profundizar en estas tecnologías y ser parte de la revolución que está dando forma al futuro digital.
Sin lugar a dudas, la fibra óptica multi núcleos (MCF) no solo representa un avance significativo en el campo de las telecomunicaciones ópticas, sino que también se perfila como una tecnología clave para enfrentar los desafíos del crecimiento exponencial de la demanda de datos en las próximas décadas. Su capacidad para soportar transmisiones de hasta 10 Pbit/s y su compatibilidad con estándares internacionales demuestran su potencial para transformar las redes de alta capacidad, tanto terrestres como submarinas. Comprender y adoptar esta tecnología es esencial para mantenerse a la vanguardia de los nuevos paradigmas tecnológicos que están remodelando nuestra sociedad.
Te invitamos a seguir explorando el fascinante mundo de la tecnología de fibras ópticas avanzadas. La investigación y el desarrollo en áreas como la multiplexación por división de espacio (SDM), los perfiles avanzados de índice de refracción y la optimización de cables de fibra óptica son fundamentales para crear una infraestructura de telecomunicaciones capaz de sostener las demandas del futuro. Dominar estas tecnologías no solo abrirá nuevas oportunidades, sino que también garantizará la adaptabilidad en un entorno donde la innovación tecnológica sea el motor del progreso. El conocimiento de estas herramientas será clave para construir un futuro conectado, eficiente y sostenible. ¿Estás listo para formar parte de esta revolución?
Referencias Bibliográficas
Agrawal, G. P. (2012). Fiber-optic communication systems (4th ed.). Wiley.
De Gabory, E., et al. (2017). Transmission of 256Gb/s PM-16QAM signal through hybrid cladding and core pumping scheme MC-EDFA controlled for reduced power consumption. En Proceedings of the Optical Fiber Communication Conference and Exhibition (OFC), Paper Th1C1.
De Montmorillon, L.-A., et al. (2009). All-solid G.652.D fiber with ultra-low bend losses down to 5 mm bend radius. En Proceedings of the Conference on Optical Fiber Communication/NFOEC (pp. OTuI.3). San Diego, CA, USA.
Essiambre, R.-J., Tkach, R. W., & Winzer, P. J. (2012). Fiber nonlinearities in high-capacity coherent optical communication systems. Proceedings of the IEEE, 100(5), 1035-1055.
Gonda, T., et al. (2016). 5-core fibre with heterogeneous design suitable for migration from single-core system to multi-core system. En Proceedings of the European Conference on Optical Communication (ECOC), Düsseldorf, Germany, Paper W.2.B.1.
Igarashi, K., et al. (2014). Super-Nyquist-WDM transmission over 7,326-km seven-core fiber with capacity-distance product of 1.03 Exabit/s·km. Optics Express, 22(2), 1220–1228.
International Telecommunication Union (ITU). (2012). Characteristics of a bending-loss insensitive single-mode optical fibre and cable for the access network (ITU-T G.657). ITU.
International Telecommunication Union (ITU). (2016). Characteristics of a single-mode optical fibre and cable (ITU-T G.652). ITU.
Keiser, G. (2017). Optical Fiber Communications (5th ed.). McGraw-Hill.
Kobayashi, T., et al. (2017). 1-Pb/s (32 SDM/46 WDM/768 Gb/s) C-band dense SDM transmission over 205.6-km of single-mode heterogeneous multicore fiber using 96-gbaud PDM-16QAM channels. En Proceedings of the Optical Fiber Communication Conference (Paper Th5B.1), Anaheim, CA, USA.
Matsui, T., & Nakajima, K. (2019). Interconnectivity and high-capacity transmission using multi-core fiber with standard cladding diameter. En Proceedings of the Optical Fiber Communication Conference (OFC), San Diego, CA, USA, Paper Th1I.4.
Matsui, T., et al. (2015). Design of multi-core fiber in 125 μm cladding diameter with full compliance to conventional SMF. En Proceedings of the European Conference on Optical Communication (ECOC), Valencia, Spain, Paper We.4.3.
Matsui, T., Takara, H., Saitoh, K., & Koshiba, M. (2015). Multicore fiber technologies for high-capacity optical communication systems. IEEE Communications Magazine, 53(1), 46-52.
Richardson, D. J., Fini, J. M., & Nelson, L. E. (2013). Space-division multiplexing in optical fibres. Nature Photonics, 7(5), 354-362.
Saitoh, K., & Matsuo, S. (2016). Multicore fiber technology. Journal of Lightwave Technology, 34(1), 55-66.
Sakamoto, T., et al. (2016). Low-loss and low-DMD few-mode multi-core fiber with highest core multiplicity factor. En Proceedings of the Optical Fiber Communication Conference (Paper Th5A.2), Anaheim, CA, USA.
Sakamoto, T., et al. (2018). 120 spatial channel few-mode multi-core fibre with relative core multiplicity factor exceeding 100. En Proceedings of the European Conference on Optical Communication (Paper We3E.3), Roma, Italy.
Sakaguchi, J., et al. (2011). 109-Tb/s (7 × 97 × 172-Gb/s SDM/WDM/PDM) QPSK transmission through 16.8-km homogeneous multi-core fiber. En Proceedings of the Optical Fiber Communication Conference (Paper PDPB6), Los Angeles, CA, USA.
Soma, D., et al. (2017). 10.16 Peta-bit/s dense SDM/WDM transmission over Low-DMD 6-Mode 19-Core fibre across C+L Band. En Proceedings of the European Conference on Optical Communication (Paper Th.PDP.A.1), Gothenburg, Sweden.
Takara, H., et al. (2012). 1.01-Pb/s (12 SDM/222 WDM/456 Gb/s) Crosstalk-managed transmission with 91.4-b/s/Hz aggregate spectral efficiency. En Proceedings of the European Conference on Optical Communication (Paper Th3.C.1), Amsterdam, The Netherlands.
Tamura, Y. (2019). Low-loss uncoupled two-core fiber for power efficient practical submarine transmission. En Optical Fiber Communication Conference and Exhibition (OFC), San Diego, CA, USA, Paper M1E.5.
Winzer, P. J., Essiambre, R.-J., & Foschini, G. J. (2011). Optical fiber transmission. IEEE Journal of Lightwave Technology, 28(4), 346-356.
Zhang, T., et al. (2015). Characterization of hydroxyl ion absorption in optical fibers. Optics Express, 23(21), 27640-27645.