El láser más largo del mundo

Setenta y cinco kilómetros tiene el láser más largo del mundo, un dispositivo real que parte de una idea que tuvo hace unos años Juan Diego Ania Castañón, un físico español que trabaja en la británica universidad de Aston. Los láseres más largos del tipo utilizado en el dispositivo tienen unos 300 metros, pero en este caso no se trata de batir récords sino de conseguir que las señales de luz que se transmiten por las omnipresentes redes de comunicación de fibra óptica no se atenúen, o lo hagan sólo muy ligeramente. Hacer un láser de 75 kilómetros ha sido un subproducto de nuestra técnica, explican Ania Castañón y sus colegas de la Universidad de Aston (Reino Unido) en la revista Physical Review Letters, donde se presenta el trabajo, que abre, además, muchas puertas a sistemas y dispositivos fotónicos.

En las universidades de Vigo y de Castilla-La Mancha proponen la luz líquida

Actualmente, cuando las conversaciones de teléfono o los datos de Internet se convierten en luz y viajan por las fibras ópticas, se pierde alrededor de un 5% de la potencia de la señal por cada kilómetro de recorrido, lo cual es mucho si se tiene en cuenta que las redes de fibra óptica alcanzan los miles de kilómetros. Esto hace necesario sembrar el cable de costosos amplificadores, y uno de los más utilizados en las redes es precisamente un tipo de láser, el láser de efecto Raman. Es la fuente de luz que restaura la señal, pero este proceso, además de tenerse que repetir en intervalos de unas decenas de kilómetros, tiene un grave problema. La señal llega tan atenuada que, como al amplificarla se amplifica también el llamado ruido, se resiente su calidad.

Y aquí llega el cambio de concepto que tuvo el investigador español y ahora se ha hecho realidad: "La idea principal es dejar de ver el láser como una fuente de luz externa y utilizarlo como medio de transmisión", explica Ania Castañón desde Birmingham. Dicho de otro modo, convertir la fibra en un láser, una fuente de luz coherente que transfiere energía uniformemente a la señal a lo largo de la fibra y así impide que se atenúe.

Para ello, se sitúa un potente láser de efecto Raman y unos filtros al principio y al final del segmento de fibra. La señal, con una longitud de onda típica de 1.550 nanómetros, sale del transmisor y se introduce en la fibra. A ella se añade la luz de los dos láseres, de 1.360 nanómetros, que en parte se transforma, por el efecto Raman, en luz de 1.455 nanómetros. Los filtros dejan pasar todas las longitudes de onda menos ésta, que rebota continuamente en los extremos de la fibra sin poder salir de ella. Cuando se alcanza el equilibrio, la fibra se ha convertido en un láser y la luz a 1.455 nanómetros amplifica la señal a 1.550 nanómetros por el mismo efecto Raman.

Con esta técnica no sólo se ahorrarían amplificadores sino que la señal se mantiene prácticamente con la misma calidad a todo lo largo del segmento. "Así se pueden hacer más cosas", comenta Ania Castañón. "Se puede aumentar mucho la distancia entre amplificadores o conseguir un mayor ancho de banda para la misma distancia".

Para la distancia máxima no hay límite teórico, pero sí lo hay práctico por ahora (unos 80 kilómetros). "Nos gustaría ver cuál es el límite al que podemos estirar el láser", comenta el investigador. El hecho es que aunque es una vía de investigación muy interesante en telecomunicaciones, si los segmentos de láser tuvieran una longitud mayor que los 100 kilómetros, seguirían teniendo mejor relación señal ruido y mucha menos variación de potencia de la señal que los que utilizan amplificación convencional pero también aumentarían las pérdidas, según los cálculos hechos por el equipo.

Ania Castañón, de 32 años, estudió Ciencias Físicas en Oviedo, Santander y Madrid y se doctoró en Física Teórica. En 2001, con una beca posdoctoral, se trasladó a la Universidad de Aston, donde sigue. En 2005 optó a los contratos del programa Ramón y Cajal en España, pero a última hora renunció por un contrato similar en su universidad. Ha trabajado siempre en el grupo del catedrático de origen ruso Sergei Turitsyn, aunque lleva de forma independiente su línea de investigación, cuyo concepto original publicó en 2004 en Optics Express.

También en Physical Review Letters se ha publicado el trabajo, teórico, de otros investigadores españoles, sobre la luz líquida, un estado que todavía no se ha podido observar experimentalmente. Humberto Michinel y María Jesús Paz Alonso (Universidad de Vigo), y Victor Pérez García (Universidad de Castilla-La Mancha) quieren llevar más allá la idea de Einstein sobre el comportamiento como gas de los cuantos de energía (fotones) y piensan en enfriar el gas de luz hasta convertirlo en un líquido. En su trabajo actual, proponen construir artificialmente el líquido de luz utilizando los átomos transparentes que se obtienen al iluminar un gas de átomos alcalinos con un láser de muy baja potencia.