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Crean un chip fotónico que transfiere datos a un Terabit por segundo

Crean un chip fotónico que transfiere datos a un Terabit por segundo

Una empresa estadounidense ha diseñado y fabricado el primer circuito fotónico integrado capaz de lograr un récord de un billón de bits por segundo de velocidad en un solo chip. El sistema permite que las redes en el corazón de Internet sean más rápidas a la hora de reaccionar ante cambios repentinos en la demanda, como la posibilidad de desviar el tráfico en caso de una rotura en la fibra, reduciendo el coste y el consumo de energía. Por Elena Higueras.

Crean un chip fotónico que transfiere datos a un Terabit por segundo

Con el tráfico de datos en Internet en todo el mundo creciendo un 50 por ciento cada año, las compañías de telecomunicaciones que manejan este torrente digital deben ser capaces de expandir la capacidad de sus redes al mismo tiempo que se adaptan a un uso más eficiente de las tecnologías de datos. En la última década, un equipo de investigadores de la compañía estadounidense Infinera Inc ha sido pionero en el diseño y fabricación de Circuitos Fotónicos Integrados (PICs) destinados a satisfacer esa necesidad. Esta tecnología ha permitido al grupo lograr un récord de un billón de bits por segundo (1 Terabit / s) de velocidad en un solo chip integrado de fosfuro de indio, según un comunicado de la Sociedad Óptica de América.

En palabras de uno de los investigadores de la empresa norteamericana, miembro senior del equipo de desarrollo de PICs de Infinera, Radhakrishnan Nagarajan, “las arquitecturas de sistemas tradicionales basadas en transpondedores son inflexibles y costosas y requiere mucho tiempo mejorarlas. Nuestras investigaciones en el campo de los Circuitos Fotónicos Integrados nos permiten hacer de las redes ópticas instrumentos más potentes, flexibles y fiables que nunca, usando un equipamiento significativamente más pequeño, menos costoso y que consume mucha menos energía.»

La nueva tecnología contiene más de 150 componentes ópticos – tales como láseres de oscilación local de frecuencia variable, dispositivos para la mezcla de osciladores locales y señales de entrada, atenuadores ópticos variables para el control de potencia de los osciladores locales, un demultiplexor espectral para separar canales de distintas longitudes de onda y 40 pares de fotodetectores (receptor / transmisor), todo integrado en un chip más pequeño que una uña.

100 Gbit/s por canal

La clave que está detrás del funcionamiento de este importante avance técnico es la tecnología 100-Gbit/s-per-channel (100 Gbit/s por canal) y su capacidad para detectar los datos de entrada codificados utilizando la técnica de modulación espectral más eficiente de la industria óptica, llamada PM-QPSK (Polarization Multiplexed Quadrature Phase-Shift Keying), o Polarización Multiplexada por Modulación en Cuadratura por Desplazamiento de Fase.

La Modulación en Cuadratura por Desplazamiento de Fase (QPSK) es una técnica de modulación en la que a través del desplazamiento de la fase de una señal, se crea una constelación con cuatro posibilidades distintas por lo que cada pulso de señal contiene dos bits de información (00, 01, 10 o 11). Esta técnica es ampliamente conocida y empleada en transmisión de señales digitales.

La Polarización Multiplexada (PM) es una técnica empleada en medios ópticos, que permite la emisión simultánea de varias señales haciéndolas ortogonales a través de procesos de polarización óptica.

PM-QPSK es una técnica que unifica las dos anteriores y permite transmitir cuatro veces más información cada segundo de lo que era posible anteriormente.

Sin embargo, aquí la noticia no es el esquema de modulación PM-QPSK en sí, sino lo que Infinera ha logrado por primera vez: unificar todo ese esquema en un solo Circuito Fotónico Integrado de 10×100 Gbit /s.

«Pero tan importante como el método inteligente y eficiente de codificación de un transmisor es proporcionar una manera rápida y fiable para que el receptor pueda volver a transformar la señal recibida en la información original», afirma el Dr. Nagarajan. «Para PM-QPSK, hemos diseñado e integrado un láser de ancho de haz estrecho que detecta muy eficientemente la fase de codificación de los datos”.

500 Gbit/s para 2012

Infinera espera que su sistema de un Terabit esté comercialmente disponible dentro de unos años. Ya el año que viene la compañía lanzará al mercado un Circuito Fotónico Integrado de 500 Gbit/s. Mientras esto llega, los PIC de 100 Gbit/s de Infinera ya son utilizados actualmente en las redes de larga distancia y de metro de todo el mundo.

El transmisor y el receptor PIC se instalan normalmente en los nodos críticos y en cada extremo de las redes ópticas de «largo recorrido». Al igual que los vuelos sin escalas entre nudos de comunicaciones aéreas, los enlaces interurbanos e intercontinentales de fibra óptica llevan la mayor parte del tráfico de Internet. Según el comunicado, se ha calculado que a nivel mundial, más de 20 exabytes -20 billones de billones de bytes (o 160 exabits)- pasan a través de Internet cada mes.

Los Circuitos Fotónicos Integrados PIC permiten grandes cantidades de ancho de banda rentable y facilitan que las redes en el corazón de Internet sean escalables y más rápidas a la hora de reaccionar ante cambios repentinos en la demanda. «En muchos sentidos, las redes ópticas basadas en PICs están empezando a asumir funciones de las redes (IP) de enrutado inteligente, como la posibilidad de desviar el tráfico en caso de una rotura en la fibra, pero reduciendo el costo y el consumo de energía”, añade Nagarajan.

Los resultados del trabajo se presentarán en la Conferencia Nacional de Ingenieros de Fibra Óptica (OFC / NFOEC) que se celebrará del 6 al 10 marzo en el Centro de Convenciones de Los Ángeles.

RedacciónT21

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