Mais de 3,4 bilhões de pessoas estão conectadas à Internet, colocando uma demanda cada vez maior na indústria de telecomunicações para fornecer maiores, largura de banda melhor e mais rápida para os usuários. Os pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) deram um passo importante para atender a essa necessidade, desenvolvendo um novo tipo de amplificador de fibra óptica que poderia potencialmente dobrar a capacidade de transporte de informações dos cabos de fibra óptica.

A maioria dos dados da Internet viaja em cabos de fibra ótica, que são feitos de feixes de fios que transmitem luz laser. Conforme a fibra fica mais longa, Contudo, a energia é perdida devido à atenuação. No final dos anos 1980 e início dos anos 90, os pesquisadores descobriram que poderiam mitigar essa perda desenvolvendo amplificadores de fibra ótica em linha.

No momento, lasers operados em um comprimento de onda de 1,3 mícrons, ou 1, 300 nanômetros (nm). Nenhum amplificador óptico foi desenvolvido, Contudo, que funcionou bem naquela região. Os pesquisadores conseguiram desenvolver um amplificador de 1,55 mícrons, ou 1, 550 nm, então os sistemas de transmissão a laser foram trocados para combinar. Ao mesmo tempo, eles descobriram que os amplificadores ópticos em linha lhes permitiam amplificar muitos lasers diferentes ao mesmo tempo, uma descoberta que aumentou a capacidade de transporte de informações de uma única fibra óptica de 155 megabits por segundo para mais de um terabit por segundo. Embora tenha sido um grande aumento, ainda é uma quantidade limitada de informações, exigindo muitos cabos para transmitir.

Avance 25 anos. A equipe de Livermore estava trabalhando em lasers de fibra óptica dopados com neodímio, que lase em 1, 330 nm (1,33 mícrons), 1, 064 nm (1,064 mícrons) e 920 nm. A equipe construiu uma fibra óptica personalizada que suprimia o lasing a 1, 064 nm e luz amplificada preferencialmente a 920 nm. Durante o teste do laser de 920 nm, a equipe observou nos espectros fluorescentes que a fibra também mostrou sinais de amplificação em 1, 400-1, 450 nm - um comprimento de onda que nunca funcionou antes.

Os amplificadores de fibra anteriores não suprimiam o lasing em 1, 064 nm e também foram observados que sofrem de um efeito conhecido como absorção de estado excitado no 1, Região de 330 nm. Este efeito realmente faz com que a perda de fibra aumente quando a luz da bomba é aplicada - o oposto do efeito desejado, que é para gerar ganho óptico.

A equipe, então, redesenhou a fibra para suprimir a ação do laser em ambos 1, 064 nm e 920 nm. Esta nova fibra, que elimina completamente o potencial de lasing em 920 nm ou 1, 064 nm, agora só pode fornecer ganho no 1, Transição do laser de 330 nm. A absorção de estado excitado ainda impede a amplificação em 1, 330 nm, mas a linha do laser amplifica a luz em uma grande variedade de comprimentos de onda.

A equipe descobriu que a partir de 1, 390 nm a 1, 460 nm, há ganho óptico positivo significativo, e esta nova fibra gera potência de laser e ganho óptico com eficiência relativamente boa. Esta descoberta abre o potencial para as fibras ópticas instaladas operarem em uma região de transmissão conhecida como E-band, além das bandas C e L onde operam atualmente - efetivamente dobrando o potencial de transporte de informações de uma única fibra óptica.

"O componente chave que faltava para operar uma rede de telecomunicações nesta região de comprimento de onda era o amplificador de fibra óptica, "disse Jay Dawson, vice-diretor de programa para DoD Technologies no NIF e Photon Science Directorate. "O que fizemos foi efetivamente criar algo que terá a aparência de um amplificador de fibra de érbio convencional, mas em uma região de comprimento de onda adjacente, dobrando a capacidade de carga de um amplificador de fibra óptica. "

Os amplificadores potencialmente permitiriam às empresas de telecomunicações alavancar mais fortemente sua base instalada de equipamentos, exigindo menos investimento de capital do que um novo cabo - resultando em largura de banda expandida e custos mais baixos para o usuário final. A instalação de um novo cabo é cara; um provedor de serviços não deve apenas comprar novos cabos, mas também sofrem as grandes despesas de cavar trincheiras para instalar o novo cabo.

"Usando a fibra que desenvolvemos, você poderia construir um conjunto de amplificadores de fibra óptica que seriam virtualmente idênticos em tecnologia aos amplificadores de fibra que já existem, "Dawson disse." Em vez de colocar outro cabo caro, você pode instalar esses novos amplificadores nos mesmos edifícios que os amplificadores atuais, resultando em duas vezes mais largura de banda nos cabos atuais. "

"Para mim, é isso que é empolgante, "acrescentou." É algo que ninguém foi capaz de fazer anteriormente, e existe o potencial para realmente fazer uma grande diferença. "

"Esta parece ser uma descoberta significativa que pode resolver um problema no setor de telecomunicações, que é um mercado grande e importante, mas mais P&D era necessário, "disse Michael Sharer, Gerente de IPO para comercialização de tecnologia. "O comitê do IDF sentiu que este era um projeto importante a ser financiado desse ponto de vista."