madri+d | Jueves 13 de octubre de 2011
Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) desarrollan un dispositivo holográfico multifunción para su uso en redes ópticas metropolitanas y de acceso que puede ser controlado en tiempo real.
Características ópticas del dispositivo, basado en un Modulador Espacial de Luz, han sido probadas en el banco experimental del laboratorio del departamento de tecnología fotónica de la ETSI Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Madrid donde se ha demostrado su capacidad para contribuir a la gran demanda social de servicios de comunicación en la actualidad, mediante su aplicación en redes de comunicaciones ópticas
Las redes de transmisión que actualmente se extienden por gran parte del mundo permiten que podamos comunicarnos e intercambiar todo tipo de información entre cualquier punto del globo terráqueo. La demanda de servicios de comunicación por parte de los hogares residenciales y de los centros empresariales ha visto una rápida expansión en las últimas décadas. Los clientes finales requieren cada vez más una transmisión rápida a Internet y de gran ancho de banda; transferencia de archivos, servicios de vídeo-multimedia, juegos en línea de alta definición, TV por cable, etc. También han influido en ello otras tendencias sociales, como el teletrabajo, la implantación de medios de televigilancia con finalidades de seguridad o de atención a las personas de edad avanzada en su propio entorno familiar y la conectividad total que requieren los usuarios en lo que se ha denominado redes sociales.
El desarrollo de todos estos servicios ha sido posible, principalmente, por el despliegue de las Redes de Comunicaciones Ópticas en las que se utilizan fuentes de luz (LED o Láser) para transmitir la información a través de una fibra óptica. La fibra óptica, debido a su gran ancho de banda, permite satisfacer la demanda de tráfico de alta capacidad. Para explotar este ancho de banda, la tecnología empleada actualmente consiste en la transmisión, por una única fibra, de diferentes canales a longitudes de onda (colores) que provienen de diferentes fuentes de luz y en las que se puede implementar individual e independientemente cada uno de los servicios antes mencionados. Esta tecnología se denomina Multiplexación por División en Longitud de Onda (WDM).
En el contexto de la tecnología WDM, la investigación de nuevos dispositivos ópticos que permitan seleccionar individualmente los canales ópticos (filtrado), distribuirlos a diferentes usuarios (demultiplexación) o encaminarlos dependiendo de su longitud de onda (enrutado óptico), es una tarea crucial para su exitosa implantación. En este escenario se desenvuelve esta investigación1,2 cuya idea original se basa en realizar las tareas mencionadas anteriormente mediante un único dispositivo que pueda ser controlado en tiempo real para seleccionar la funcionalidad a realizar. El componente que permite esta función es un Modulador Espacial de Luz (SLM), un dispositivo similar a una pantalla de cristal líquido pero de dimensiones reducidas y con una densidad de píxeles muy superior a aquellas, que permite cargar imágenes sobre él. La luz incidente sobre el SLM cambiará su dirección en función de la imagen cargada (holograma) y de su longitud de onda, siguiendo las leyes de la difracción. Por lo tanto, el dispositivo será capaz de realizar funciones diferentes según el tipo de holograma implementado en el SLM. Siendo los hologramas la base para este dispositivo, la generación de los mismos se hace mediante ordenador, donde son almacenados y procesados en tiempo real, con el objeto de tener una base de hologramas disponible para efectuar los cambios en la funcionalidad del dispositivo de una forma dinámica. Generalmente, los hologramas utilizados se componen de barras negras y blancas de diferentes grosores.
La luz proveniente de la fibra óptica de entrada se colima, es decir, se paraleliza a través de una lente e ilumina el SLM y una red de difracción fija; una segunda lente, a la salida, acopla el primer orden de difracción de la luz en la fibra(s) óptica(s) de salida que se coloca en el plano focal de la lente, donde se localiza la transformada de Fourier del holograma, que para el caso de un holograma de barras, es un conjunto de puntos equidistantes de intensidad luminosa variable.
Mediante esta simple estructura el dispositivo puede realizar distintas aplicaciones: filtro sintonizable (paso banda fijo o variable), multiplexor (o demultiplexor) y enrutador en longitud de onda. Para conmutar entre una u otra aplicación sólo es necesario modificar los valores, fijos o variables, de dos parámetros: n (tipo de holograma) y x (separación de la fibra de salida del eje óptico del dispositivo). Esta capacidad multifunción es el rasgo más característico de este dispositivo.
Diversos experimentos, realizados en el laboratorio, han demostrado la capacidad de un Modulador Espacial de Luz para difractar la luz incidente según su longitud de onda y el tipo de holograma para su uso en las aplicaciones anteriormente señaladas. Principalmente, las aplicaciones típicas de este dispositivo holográfico multifunción se centran en redes ópticas WDM metropolitanas en las que se puede emplear como multiplexor y enrutador óptico para la protección y reconfiguración del camino óptico entre nodos.