Los moduladores plasmónicos podrían permitir comunicaciones espaciales de alta capacidad

Los investigadores han logrado velocidades de transmisión de datos de hasta 424 Gbit/s a través de un enlace óptico en espacio libre turbulento de 53 km utilizando moduladores plasmónicos, dispositivos que utilizan ondas de luz especiales llamadas polaritones plasmónicos de superficie para controlar y cambiar las señales ópticas. La nueva investigación sienta las bases para enlaces de comunicación óptica de alta velocidad que transmiten datos a través del aire libre o del espacio.

Las redes de comunicación óptica en el espacio libre podrían ayudar a la exploración espacial, ya que pueden proporcionar transmisión de datos de alta velocidad y alta capacidad con menor latencia y menos interferencias que los sistemas de comunicación por radiofrecuencia tradicionales. Esto podría conducir a una transferencia de datos más eficiente, una mejor conectividad y mayores capacidades para las misiones espaciales.

Laurenz Kulmer del grupo Leuthold de ETH Zurich presentará esta investigación en Fronteras en Óptica + Ciencia Láser (FiO LS), que se llevará a cabo del 23 al 26 de septiembre de 2024 en el Centro de Convenciones de Colorado en Denver.

«La transmisión de alta velocidad en el espacio libre es una opción para conectar el mundo, o puede servir como respaldo en caso de que se rompan los cables submarinos», dijo Kulmer. «Sin embargo, también es un paso hacia una nueva Internet de alta velocidad y barata que pueda conectar todos los lugares del mundo. De esta manera, puede contribuir a una Internet estable y de alta velocidad para millones de personas que actualmente no están conectadas».

Los moduladores plasmónicos son ideales para los enlaces de comunicación espacial porque son compactos y al mismo tiempo funcionan a altas velocidades en un amplio rango de temperaturas con bajo consumo de energía.

En experimentos ópticos al aire libre en el espacio libre, los investigadores lograron velocidades de información de hasta 424 Gbit/s por debajo de un umbral de FEC del 25 % SD, el punto en el que un sistema aún puede corregir errores en los datos transmitidos a pesar de la interferencia o el ruido. Los experimentos que utilizaron un modulador IQ plasmónico en un sistema de fibra estándar lograron un rendimiento aún mayor de hasta 774 Gbit/s/pol sin superar el umbral de FEC del 25 % SD.

Basándose en estos resultados, los investigadores afirman que la combinación de moduladores plasmónicos con comunicación óptica coherente en el espacio libre podría ayudar a aumentar el rendimiento general, con velocidades que podrían alcanzar los 1,4 Tbit/s. Los hallazgos también muestran que es favorable operar enlaces ópticos en el espacio libre a las velocidades más altas, en lugar de utilizar formatos de modulación de orden superior y velocidades bajas. Con mejoras adicionales en el diseño de dispositivos y la integración fotónica, los investigadores afirman que debería ser factible alcanzar velocidades de datos de multiplexación de polarización superiores a 1 Tbit/s para cada canal de polarización.

«En un próximo paso vamos a probar la fiabilidad a largo plazo de nuestros dispositivos», dijo Kulmer. «Se ha demostrado su rendimiento a alta velocidad, pero tenemos que asegurarnos de que puedan funcionar durante años en los entornos más duros, el espacio».