Una colaboración de investigación industrial entre científicos e ingenieros de Irlanda, los Países Bajos y Alemania ha encontrado una manera de empaquetar más datos en los cables de Internet existentes para aumentar las velocidades a 40 Tb por segundo, lo suficientemente rápido como para descargar 5.000 películas de Netflix de definición estándar en un segundo, utilizando fotónica.
Internet está alcanzando actualmente un límite en rendimiento y eficiencia energética. A medida que el número de dispositivos interconectados y contenido enriquecido como Netflix y Facetime, así como los coches autónomos, la realidad aumentada, la realidad virtual y el Internet de las cosas (IoT), se vuelven más omnipresentes, la red se detendrá efectivamente si no tomamos medidas proactivas para liberar y gestionar el tráfico de Internet a través del número cada vez mayor de centros de datos en todo el mundo.
En lugar de excavar carreteras y colocar nuevas fibras ópticas, la colaboración paneuropea entre la empresa emergente de rápido crecimiento Pilot Photonics y la incubadora europea de innovación fotónica ACTPHAST 4.0, se ha propuesto hacer frente a este estancamiento. Para ello, han desarrollado una nueva forma de dividir los canales de luz, el consorcio ha encontrado una manera de entregar más información dentro y entre los centros de datos.
En lugar de usar un solo canal, el equipo utiliza múltiples longitudes de onda para entregar información, todo en un solo Circuito Integrado Fotónico (PIC). Los circuitos integrados (CI), o microchips, tradicionalmente funcionan con electrónica y se utilizan en muchas tecnologías hoy en día, desde teléfonos inteligentes hasta computadoras. Los PIC, sin embargo, utilizan fotónica o tecnología basada en la luz y pueden ofrecer un ancho de banda mucho mayor de una manera energéticamente eficiente.
Peines ópticos
Utilizando peines ópticos, un solo láser que genera un amplio espectro de frecuencias ópticas igualmente espaciadas, semejantes a las cedras de un peine para el cabello, en lugar de láseres independientes, el proyecto de innovación ACTPHAST 4.0 permite un tráfico de Internet de mayor capacidad en una sola fibra sin actualizar la infraestructura existente. Lo hace eliminando las «bandas de protección» o desperdiciando trozos de ancho de banda necesarios en los sistemas tradicionales que evitan interferencias entre canales de datos.
Frank Smyth, CTO y fundador de Pilot Photonics, explica: «Una manera de visualizar cómo nuestros circuitos integrados fotónicos están ayudando al flujo de información entre centros de datos es pensar en las infraestructuras ferroviarias. En la carretera, los carriles deben ser mucho más anchos que los coches porque el conductor puede girar a la izquierda y a la derecha hasta cierto punto. Este espacio de carril adicional representa las bandas de protección entre longitudes de onda que se utilizan en los sistemas ópticos hoy en día”.
«Con el carril, puedes empacar los trenes uno al lado del otro porque están en vías fijas y no pueden desviarse de ellos; esto es como usar un peine óptico. Los trenes no pueden chocar con sus vecinos porque están en vías fijas. Los canales de datos basados en un peine óptico no pueden interferir porque el espacio entre ellos es física y fundamentalmente fijo”.
“En lugar de aumentar las velocidades de datos en una sola longitud de onda, nuestra tecnología nos permite utilizar múltiples longitudes de onda a una velocidad más baja, eliminando así la presión de integridad en una sola banda. Estas múltiples longitudes de onda crean un solo canal conocido como «supercanal», lo que permite recorrer distancias más largas por los datos y facilita el mantenimiento de una buena integridad de la señal”.
“Innovaciones como la nuestra resuelven un problema real para nuestros clientes en la industria que necesitan mantenerse al día con la insaciable demanda de la sociedad de nuevos servicios de datos intensivos en ancho de banda sin aumentos significativos de precios”.
Chips fotónicos altamente especializados
El equipo de Pilot Photonics ha desarrollado su solución patentada con un enfoque novedoso utilizando una tecnología de plataforma altamente especializada llamada circuitos integrados fotónicos monolíticos de fosfuro de indio.
“Estamos trabajando en el extremo más alto de las redes de comunicación desde una perspectiva de rendimiento, y con nuestros PIC de fosfuro de indio, todo se puede integrar, incluyendo el láser de peine, amplificadores, moduladores complejos y receptores coherentes. Todas las funciones ópticas se pueden colocar en un solo chip fotónico. Esto contraste con la fotónica a base de silicio. El silicio no produce luz, por lo que un láser tiene que construirse por separado y conectarlo a un chip de Silicon Photonics, creando desafíos en la fabricación y el rendimiento”, explica Smyth.
Apoyo de la UE a la innovación fotónica
Para obtener acceso a las tecnologías de fabricación PIC de vanguardia y la experiencia que necesitan para llevar nuevos productos y procesos innovadores al mercado, Pilot Photonics recurrió a ACTPHAST, la «incubadora» de innovación fotónica de la UE.
El centro de innovación digital de «ventanilla única» que proporciona acceso abierto al apoyo a la innovación fotónica para las empresas europeas ofreció un acceso rápido a los especialistas técnicos y tecnologías de vanguardia en los principales centros de investigación fotónica en Irlanda, los Países Bajos y Alemania que Pilot Photonics necesitaba para desarrollar aún más sus PIC y que de otra manera habría sido muy difícil de acceder para ellos sin el apoyo de ACTPHAST.
Peter Doyle, el desarrollador principal de negocios de ACTPHAST, declaró: “Hemos trabajado con Pilot Photonics para nutrir su producto y proporcionar acceso a la tecnología más avanzada, dándoles acceso directo a nuestros socios que conforman los principales centros de investigación fotónica de Europa. Para las PYME que no tienen acceso a expertos en los aspectos técnicos especializados de la innovación con fotónica, ACTPHAST puede marcar la diferencia. En el caso de Pilot Photonics, ya tenían experiencia fotónica y ya estaban activos en la integración fotónica. Por lo tanto, escuchamos sus necesidades específicas y las emparejamos con las capacidades técnicas y la experiencia adecuadas que necesitaban de nuestra extensa red”.
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