Investigadores británicos desarrollan fibra óptica hueca que transmite 1.000 veces más potencia y extiende la señal hasta 33 km sin repetidores

Las fibras convencionales pierden la mitad de la señal cada 15–20 km; las nuevas fibras huecas lo hacen cada 33 km. Pueden transmitir más de 1.000 veces la potencia de las fibras tradicionales y abarcar un rango más amplio de longitudes de onda.

• Internet más rápido.
• Luz viaja por aire, no por vidrio.
• Hasta 1.000 veces más potencia.
• Menos pérdida de señal.
• Compatible con tecnologías cuánticas.
• Fabricación compleja, pero viable.
• Microsoft apuesta por ello.

Este avance se encuadra dentro de la categoría de fibras monomodo. Este tipo de fibra guía un solo modo de luz y es ampliamente utilizado en redes de larga distancia, donde se prioriza minimizar la dispersión de señal. La elección del modo único no es casual: es el que mejor se adapta a las exigencias de eficiencia y estabilidad que demanda este nuevo diseño.

Más allá del vidrio: luz que viaja por el aire

La infraestructura que sostiene el internet global está a punto de dar un salto evolutivo. Investigadores de la Universidad de Southampton han desarrollado un nuevo tipo de fibra óptica en la que la luz viaja no a través del vidrio, como es habitual, sino a través del aire contenido en canales huecos. Este avance no solo reduce la pérdida de señal, sino que permite transportar datos con una eficiencia sin precedentes.

En las fibras ópticas convencionales, aproximadamente el 50 % de la señal se pierde cada 15 a 20 kilómetros, lo que obliga a instalar estaciones repetidoras que consumen energía y encarecen el mantenimiento. En cambio, con las nuevas fibras huecas, esa pérdida ocurre recién a los 33 kilómetros, lo que permite espaciar más las estaciones de refuerzo y abaratar los costes operativos en grandes redes de telecomunicaciones.

Además, estas fibras pueden soportar una potencia de señal 1.000 veces superior a la de las fibras actuales y transmitir luz en un rango más amplio de longitudes de onda, lo que las hace ideales no solo para el internet actual, sino también para tecnologías emergentes como la comunicación cuántica.

Tecnología con potencial disruptivo

Aunque las fibras ópticas huecas no son un concepto nuevo, su uso había estado limitado a entornos muy específicos —como los centros de datos, donde cada nanosegundo cuenta— debido a su alto coste y dificultad de fabricación.

Lo que cambia con este nuevo diseño es la precisión estructural. La fibra desarrollada por el equipo del doctor Francesco Poletti está formada por cinco cilindros pequeños, cada uno con dos cilindros anidados, unidos al borde de un cilindro central mayor. Este diseño geométrico actúa como un filtro de luz que mantiene los pulsos confinados, evitando fugas y maximizando la eficiencia.

Además, el hecho de que la luz se desplace un 45 % más rápido en el aire que en el vidrio proporciona un rendimiento inmediato, sin necesidad de cambiar por completo las infraestructuras existentes.

Es cierto que, en condiciones normales, un haz de luz coherente —como el de un láser— tiende a expandirse al viajar por el aire, lo que reduce su intensidad. Lo interesante aquí es que la estructura de la fibra hueca evita esa expansión, confinando el haz dentro de un entorno controlado. Aunque el núcleo no es sólido, la geometría interna actúa como una guía de onda, manteniendo la luz enfocada y altamente eficiente en la transmisión, incluso a grandes distancias.

Escalar sin perder precisión

Uno de los grandes retos ha sido llevar esta tecnología del laboratorio a la escala industrial. Las fibras tradicionales se producen estirando vidrio sólido, mientras que estas nuevas fibras requieren conservar estructuras huecas de apenas unos micrómetros de diámetro.

El equipo de Southampton ha resuelto este problema partiendo de una preforma de vidrio de 20 centímetros, ya con los canales huecos incorporados. Al estirar esta preforma hasta un grosor de 100 micrómetros, aplican presión interna para mantener la geometría intacta. El proceso, aunque complejo, ha demostrado ser escalable y reproducible.

Tanto es así que Lumenisity, una startup derivada de este proyecto, ya está trabajando en la producción comercial de estas fibras. La adquisición de Lumenisity por parte de Microsoft en 2022 confirma el interés estratégico de las grandes tecnológicas en esta innovación, que podría ser clave para mejorar la velocidad, estabilidad y eficiencia energética de las redes globales.

Implicaciones para las comunicaciones cuánticas

Uno de los aspectos más prometedores de este avance es su compatibilidad con pulsos de luz de un solo fotón, el formato preferido para la transmisión de datos en sistemas cuánticos. Esto abre la puerta a redes que puedan coexistir entre comunicaciones clásicas y cuánticas, algo que hasta ahora requería infraestructuras separadas y altamente especializadas.

Según Tracy Northup, física experimental de la Universidad de Innsbruck, esta tecnología podría representar un antes y un después para la comunidad investigadora. “Hasta ahora, las fibras huecas eran demasiado costosas incluso para experimentos de laboratorio”, señala. La esperanza está puesta en que una producción a gran escala abarate los costes, democratizando el acceso a las tecnologías cuánticas.

Potencial

Más allá de la velocidad de internet, esta innovación tiene un impacto directo en la sostenibilidad de las infraestructuras digitales. Al reducir la necesidad de estaciones repetidoras, se disminuye el consumo energético de las redes, que actualmente representan una parte creciente de la huella de carbono global.

Además, la mayor eficiencia en la transmisión permite reducir la cantidad de material necesario por kilómetro de fibra útil, lo que contribuye a un uso más racional de los recursos. Esta tecnología podría también facilitar el despliegue de redes de internet más resilientes en zonas rurales o de difícil acceso, cerrando brechas digitales sin multiplicar el impacto ambiental.

A medida que la digitalización se expande, tener una infraestructura más eficiente no solo es una ventaja competitiva, sino una necesidad ecológica. Las fibras ópticas huecas pueden convertirse en una herramienta clave para un internet más verde, más rápido y más justo, preparado para los desafíos tecnológicos y medioambientales del siglo XXI.

Vía www.scientificamerican.com

Más información: Broadband optical fibre with an attenuation lower than 0.1 decibel per kilometre | Nature Photonics