Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/221/17
Ciudad de México, 13 de octubre de 2017

• Desde sustancias como titanato de bario y niobato de estroncio y bario hasta el extracto de jamaica y azul de metileno podrían ser útiles en el desarrollo de dispositivos que sean más eficientes en sistemas de conmutación óptica y comunicaciones basadas en fibras ópticas.

Los solitones son un pulso de luz que se puede propagar a través de grandes distancias sin perder su forma ni amplitud, con potencial aplicación en las comunicaciones ópticas, como los son las fibras ópticas para establecer comunicaciones a lo largo de miles de kilómetros sin la necesidad de utilizar amplificadores para regenerar la señal.
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El investigador José Amparo Andrade Lucio estudia en la Universidad de Guanajuato (UG) la capacidad de ciertos materiales para conducir eficientemente las ondas llamadas solitones, ondas solitarias que en esencia son un pulso de luz que se puede propagar a través de grandes distancias sin perder su forma ni amplitud, con potencial aplicación en las comunicaciones ópticas.

Los solitones se pueden observar en fibras ópticas para establecer comunicaciones a lo largo de miles de kilómetros sin la necesidad de utilizar amplificadores para regenerar la señal, pues no sufren distorsión alguna debido al balance entre los efectos no lineales y dispersivos del medio.

Se ha identificado en diversos sistemas de la naturaleza la formación y propagación de pulsos tipo solitón, por ejemplo, en los impulsos eléctricos de las neuronas, en condensados Bose-Einstein, en el transporte de energía en proteínas, incluso en la formación de tormentas en otros planetas como en la mancha roja de Júpiter. El fenómeno solitón se volvió recurrente a gran escala en física no lineal: apareció desde el estudio de la fuerza gravitatoria hasta la teoría de cuerdas.

El especialista en optoelectrónica indicó que en el Departamento de Ingeniería Electrónica junto con su equipo ha trabajado con materiales inorgánicos como titanato de bario y niobato de estroncio y bario, así como con materiales orgánicos derivados de colorantes de plantas o colorantes derivados de elementos orgánicos que han demostrado tener propiedades no lineales como extracto de jamaica y azul de metileno.

Andrade Lucio señaló que con el estudio y caracterización de estos materiales se pueden proponer dispostivos optoelectrónicos o guía de ondas reconfigurables que pueden servir para procesos conmutación óptica o hacer multicanalización de datos para acoplarlos a fibras ópticas, “los solitones ópticos están enfocados a desarrollar dispositivos que nos ayuden a manejar luz con luz las telecomunicaciones”.

Normalmente, al enviar pulsos de luz por una fibra óptica, estos tienen pérdidas a lo largo de su camino de propagación por efectos de dispersión con lo cual se tendría que convertir estos pulsos a señales eléctricas para amplificarlos y después volver a convertir a luz para continuar su propagación por la fibra.

“Ese proceso reduce las velocidades de transmisión, pero si tenemos dispositivos que puedan trabajar como un amplificador todo óptico, es decir, que no se tenga la necesidad de hacer la conversión de luz a una señal eléctrica y viceversa, no sacrificamos velocidad de transmisión para que se mantengan esas tasas altas de transmisión de datos manejando todo el tiempo luz sin recurrir a amplificadores electrónicos”, dijo el investigador.

En la actualidad José Amparo Andrade informó que está trabajando con compañeros de la UG en diversas áreas de la optoelectrónica como el desarrollo de sensores de fibras óptica, fibras fotónicas y nuevos materiales.

“La idea es contribuir con nuevas propuestas en el diseño de fibras ópticas especiales de muy baja dispersión, reconformación de pulsos para propagación en el área de los terahertz y desarrollo de sensores de fibra óptica. Estamos hablando de fibras ópticas especiales —no de fibra convencional para comunicaciones o para transmisión de datos como internet o televisión— sino microestructuradas que requieren del uso de luz láser con características especiales”, detalló el científico.

Agregó que la infraestructura es especializada en cuanto a equipamiento y eso les ha limitado el alcance de las investigaciones, pero con el desarrollo de algunos proyectos y financiamientos externos es como han logrado equiparse con láseres pulsados, adquisición de fibras especiales y analizadores de espectros ópticos.

José Amparo Andrade Lucio, integrante de la Academia Mexicana de Ciencias, realizó sus estudios de doctorado en 1999 en el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) en Puebla con especialidad en óptica. Su tesis de doctorado estuvo relacionada con la generación de ese tipo de pulsos y a partir de ahí ha continuado con esa línea de investigación.

La óptica no lineal depende de la respuesta de algunos materiales a campos de luz intensos. Un material convencional cuando interactúa con luz no cambia o no modifica las propiedades de esta. En el caso de un material no lineal cuando este es iluminado por una fuente de luz como un láser sí se modifican algunas características de la luz como puede ser su color y otro tipo de fenómenos. Se le llama óptica no lineal debido a que presenta un comportamiento no convencional del propio material.

Luz Olivia Badillo.