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 Los sistemas de telecomunicaciones ópticas
Gilberto Basilio Sánchez
Los sistemas de telecomunicaciones ópticas pueden ser continuos,
discretos o mixtos. Cuando son continuos, el mensaje y el flujo
energético se transmiten de forma continua en el tiempo; el sistema se
llama analógico (pensemos en la voz continua cuando decimos de un
solo jalón una o varias palabras). Cuando es discreto, el mensaje y el
flujo energético se transmiten en pequeños intervalos o secuencias
separadas y bien definidas; este sistema se llama digital (imaginemos el
mensaje en código Morse). Un sistema es mixto cuando el flujo
energético no es totalmente continuo ni discreto. De hecho, puede
suceder que el mensaje sea continuo o analógico mientras que el flujo
energético trasmitido sea discreto.
Pongamos un caso que ejemplifique un sistema de telecomunicaciones
óptico: Supongamos que queremos enviar información, digamos la
variación de temperatura que mide un termómetro en el exterior a un
laboratorio a varios kilómetros de distancia. Para ello necesitaríamos un
láser que pueda variar de intensidad y una fibra óptica que lleve la luz al
detector; entonces, si la temperatura varía, la intensidad del láser varía
de manera acorde. Éste es un sistema analógico, el detector sólo
registra la variación en intensidad y cambia la señal óptica a eléctrica
diciendo: a mayor luz, mayor temperatura y a menor luz, menor
temperatura. Pero un sistema así es muy sencillo y desperdicia muchos
recursos, así que podríamos poner un láser que envía luz por la fibra y
apagarlo y prenderlo, de esta forma enviaríamos pulsos. Un ejemplo:
digamos que de repente enviamos un pulso, luego nada, pues
apagamos el láser y luego otro pulso. Esto es un formato digital, de
hecho es como enviar 101, y esto en el sistema binario equivale a 5, lo
cual indicaría que hay 5 grados o 5 décimas de grado o 5 milésimas de
grado. Así, el sistema sería más exacto pues tendría la posibilidad de
enviar datos más exactos y sería un sistema discreto. Pero todos estos
casos se han establecido con la hipótesis de contar con una sola señal
de luz. Esto quiere decir que se utiliza una sola frecuencia o longitud de
onda, digamos, la correspondiente al rojo (/griego{L} ~ 633
nanómetros). Como en las fibras ópticas se puede transmitir un gran
intervalo de longitudes de onda, se pueden transmitir varias señales,
podríamos entonces enviar la frecuencia en el rojo y otra(s) señal(es),
digamos en el verde (ν ~ 554 nanómetros) y que ésta sea la señal de
otro termómetro digital o analógica. Así podríamos enviar muchas
señales no sólo de termómetros, sino de voz y hasta video (con mucho
mayor número de bits, claro) y a esto se le llama multicanalización,
pues una fibra se utiliza como guía de muchos canales. La cuestión
ahora es separarlas a la salida o en los detectores. Para ello, podríamos
utilizar detectores que sólo capten el verde y otros que sólo sean
sensibles a la luz en el rojo o en el rango pertinente. Pero podríamos
meter más canales si leemos en intervalos pequeños de longitud de
onda o frecuencia. Digamos, por poner un caso, que cada 10
nanómetros metemos una señal y el pulso que enviamos es de 100
nanómetros de ancho. Así se pueden enviar muchos mensajes repletos
de información; a este método se le llama WDM (Wavelength Division
Multiplexing o Multicanalización Dividida por Longitud de Onda).
También podríamos leer en Frecuencia (FDM) o en su inverso el tiempo
(TDM).
Pero entonces la pregunta es, si hay tantas opciones, si se puede enviar
tanta información por la luz, ¿por qué no todo es fibra óptica? La
respuesta es sencilla: con el tiempo, las técnicas de enviar información
en cobre se han mejorado también y la infraestructura actual de
cableado es muy grande por lo que hay que sacarle el mejor provecho.
Además, aún hay mucho que hacer en las comunicaciones ópticas.
Cuando la luz se propaga se dispersa, este fenómeno se puede entender
como algo análogo a lo que sucede con las luces de un estadio que en el
campo se ven como una sola mancha luminosa esparcida sin distinguir
las fuentes, los focos; a veces ni siquiera notamos que uno o dos están
fundidos. Lo mismo pasa con los pulsos de luz que viajan por la fibra; su
intensidad disminuye y se ensancha, por lo que si se manda una
secuencia 101, del otro lado se puede leer 111 y esto es un error que
hay que corregir. Para corregir estos errores se pueden utilizar técnicas
muy complicadas, pero una idea genial al respecto es la propuesta por
el doctor Serguei Khontiaintsev, del Departamento de
Telecomunicaciones de la Facultad de Ingeniería en la UNAM [1]. Su
grupo de trabajo propone colocar filtros acoplados a las fibras ópticas en
todo el recorrido de la luz, y posibilitar así que sólo pase la frecuencia o
longitud de onda que se envía de la fuente. Así la señal se autorrepite y
evita la dispersión. La desventaja de esta técnica es que la señal se
disminuye.
En lo que respecta a las fuentes de luz y a los detectores también hay
mucho que hacer. La industria de los semiconductores ahora trabaja en
nuevos detectores más selectivos y estables cuyos precios sean
competitivos en el mercado de las telecomunicaciones. Los sistemas
láser también pueden perfeccionarse y actualmente se trabaja tanto en
los elementos que componen a los arreglos como en los materiales
activos. En la UNAM, especialmente en el CCADET [2] el doctor Roberto
Ortega investiga nuevas fuentes de bombeo que hagan láseres más
potentes y trabaja con tintes orgánicos para explorar emisiones a
diferentes longitudes de onda.
[1] http://telecom.fi-b.unam.mx
[2] http://www.cinstrum.unam.mx/