Hacer que la luz viaje más rápido y más lejos
Gracias a su alta velocidad, gran capacidad de transmisión y largo alcance, la fibra hueca es tan potente que ¿reemplazará pronto a la fibra tradicional?
Cui Shuang, reportera del diario de ciencia y tecnología
Science and Technology Daily/2026-11-15 10:57:15
Palabras clave tecnológicas de la semana: Fibra óptica de núcleo hueco
Hola a todos, soy el editor de las palabras más destacadas de Science and Technology Daily.
La fibra óptica es algo familiar para todos. Cuando navegamos por internet o vemos vídeos, se transmiten enormes cantidades de información a alta velocidad a través de finas fibras ópticas.
Las fibras ópticas tradicionales se basan principalmente en vidrio de cuarzo para transmitir señales ópticas, pero un nuevo tipo de fibra óptica hace lo contrario: está diseñada con una cavidad en el medio, lo que permite que la luz se propague principalmente en el gas.
Las fibras ópticas ya no son "sólidas", y se espera que las velocidades de transmisión sean más rápidas y las pérdidas menores. Esta tecnología, algo inusual, se denomina fibra hueca.
Recientemente, un equipo de investigación chino ha logrado un avance significativo en el campo de la transmisión por fibra óptica de núcleo hueco, consiguiendo una transmisión bidireccional en tiempo real a una distancia de 1007,48 kilómetros con una velocidad de transmisión bidireccional de 64 Tbps, estableciendo un nuevo récord de distancia de transmisión en tiempo real para fibra óptica de núcleo hueco.
Hoy vamos a hablar de la fibra hueca.
¿Por qué es necesario "ahuecar" las fibras ópticas?
Primero, echemos un vistazo a la fibra óptica tradicional con la que estamos familiarizados.
Su material principal es el vidrio de cuarzo, y la señal óptica se propaga dentro del núcleo de vidrio. Gracias a un diseño estructural especial, la luz queda confinada dentro del núcleo y viaja hacia adelante a lo largo de la fibra óptica.
Sin embargo, el vidrio no es un medio perfecto para la transmisión de señales luminosas. Al propagarse a través de él, la luz se ve afectada por factores como la absorción y la dispersión del material, lo que provoca una pérdida de energía. Asimismo, la interacción entre la luz y el vidrio puede generar problemas como efectos no lineales.
¿Podemos tomar otra ruta?
La fibra óptica de núcleo hueco ofrece un nuevo enfoque: diseñar la fibra como una cavidad en el centro, lo que permite que la luz se propague principalmente dentro del núcleo de aire, minimizando el contacto entre la luz y los materiales de vidrio.
Esto es similar a construir una carretera. La fibra óptica tradicional es como dejar que la luz viaje por una carretera pavimentada con vidrio, mientras que la fibra óptica hueca es como construir una "autopista de gas" especial para la luz.
A medida que cambia el material de la superficie de la carretera, también cambia el entorno en el que se propaga la luz.
En comparación con la fibra óptica sólida tradicional, la fibra óptica hueca presenta ventajas como bajas pérdidas, baja no linealidad, baja dispersión, baja pérdida de retorno y gran ancho de banda.
En pocas palabras, permite que las señales luminosas viajen más lejos y transmitan más información, a la vez que son menos susceptibles a las interferencias.
Hacer que la luz viaje más rápido y más lejos.
¿Cuáles son las ventajas de la fibra hueca?
En primer lugar, hablemos de velocidad. La velocidad de la luz en el aire es similar a la velocidad de la luz en el vacío, mientras que se reduce al atravesar el vidrio. Por lo tanto, las fibras ópticas de núcleo hueco resultan prometedoras para reducir el retardo en la transmisión de señales.
Esto puede pasar desapercibido para los usuarios comunes, pero puede ser bastante significativo para aplicaciones donde cada segundo cuenta.
Por ejemplo, en las operaciones de alta frecuencia, las diferencias de latencia entre los sistemas de negociación pueden afectar directamente a los resultados; otro ejemplo son los centros de datos distribuidos, donde los servidores necesitan intercambiar con frecuencia grandes cantidades de datos, y la velocidad de transmisión y la latencia afectarán a la eficiencia operativa general.
En lo que respecta a la capacidad, la fibra óptica de núcleo hueco presenta características como baja no linealidad y gran ancho de banda, lo que puede proporcionar un nuevo espacio de desarrollo para sistemas de comunicación óptica de mayor velocidad y capacidad.
También influye la distancia de transmisión. Cuanto mayor sea la distancia que recorre una señal óptica en una fibra óptica, mayor será la pérdida de energía. Las fibras ópticas de núcleo hueco, al reducir la interacción entre la luz y el material de vidrio, prometen disminuir la pérdida de transmisión y extender las distancias de transmisión sin repetidores.
Sin embargo, lograr que la luz viaje rápido y lejos por esta "autopista aérea" no es algo que se pueda conseguir simplemente ahuecando el cristal.
La fibra óptica es hueca por dentro, así que ¿necesitamos "reemplazar el aire" que hay en su interior?
¡Aquí viene lo importante!
Las fibras ópticas de núcleo hueco presentan un problema que a menudo se pasa por alto: el aire contiene gases como el monóxido de carbono y el dióxido de carbono. Estos gases absorben las señales luminosas en longitudes de onda específicas, lo que provoca pérdidas por absorción.
Las primeras fibras ópticas huecas contenían aire en su núcleo. Cuanto mayor era la distancia de transmisión, mayor era la acumulación de estas pérdidas, lo que afectaba la calidad de la señal e incluso limitaba la capacidad de transmisión.
¿Qué hacer?
El equipo de investigación ideó una solución: ¡"renovar el aire" dentro de la fibra óptica!
El equipo del proyecto sustituyó el aire del interior de la fibra óptica por gas argón de alta pureza, eliminando así el impacto de la absorción del gas en la transmisión de la señal y logrando una transmisión estable en toda la banda de frecuencias.
Además, el equipo optimizó la estructura de la fibra y el proceso de fabricación, controlando la pérdida total del enlace de fibra a una longitud de onda de 1550 nanómetros a menos de 0,1 dB/km.
Investigadores de China Telecom estudian fibras ópticas de núcleo hueco en un laboratorio. Crédito de la imagen: Instituto de Investigación de China Telecom.¿Qué quiere decir esto?
En pocas palabras, la pérdida de potencia óptica es inferior a 0,1 decibelios por kilómetro de transmisión de luz en esta fibra óptica. En comparación con la mejor fibra óptica comercial de núcleo sólido, la pérdida se reduce a menos de la mitad.
Es importante comprender que las distancias de transmisión por fibra óptica pueden alcanzar fácilmente cientos o incluso miles de kilómetros, por lo que cada kilómetro de pérdida es crucial. Solo reduciendo gradualmente la pérdida se pueden lograr mayores distancias para las señales ópticas.
Para un trayecto de 1.000 kilómetros, los cables de fibra óptica y el sistema deben funcionar en perfecta armonía.
Para un recorrido de larga distancia de mil kilómetros, no basta con que el cable de fibra óptica sea de alta calidad; todo el sistema de comunicación también debe estar a la altura.
Huo Xiaoli, experta principal en tecnología de la información y la comunicación de próxima generación de China Telecom, explicó que este avance surgió de una investigación colaborativa sobre sistemas y fibra óptica.
Comencemos con la fibra óptica
Anteriormente, la longitud de producción de las fibras ópticas de núcleo hueco de baja pérdida era limitada y su coste elevado, lo que dificultaba satisfacer las necesidades de las pruebas de larga distancia. Para construir una vía de transmisión de luz suficientemente larga, el primer problema a resolver es cómo alargar las fibras ópticas.
En esta ocasión, el equipo del proyecto superó las limitaciones de la tecnología de tendido de cables a larga distancia, sentando las bases para la transmisión a lo largo de miles de kilómetros.
Analicemos ahora el sistema de comunicación
A pesar de sus numerosas ventajas, la fibra hueca también tiene sus propias "peculiaridades".
Por ejemplo, las señales ópticas pueden experimentar interferencias intermodales entre diferentes modos de propagación, y la transmisión bidireccional también implica características de reflexión especiales. Si no se gestiona adecuadamente, esto afectará la calidad de la señal.
¿Cómo se determina su "temperamento"?
El equipo estableció un modelo de simulación específico para simular la transmisión de señales en fibras ópticas, evaluar posibles daños, optimizar la configuración de la línea y mejorar el rendimiento general de la transmisión del sistema mediante estrategias de regulación de potencia.
Otro detalle que vale la pena destacar es que este experimento no tenía como objetivo generar cifras impresionantes en el laboratorio.
Huo Xiaoli afirmó que el proceso de prueba básicamente replicó el despliegue real de la red existente del operador y también reservó un margen de mantenimiento suficiente para garantizar el funcionamiento estable de las líneas de comunicación durante todo su ciclo de vida.
Al fin y al cabo, las líneas de comunicación que se ponen en funcionamiento no solo tienen que ser rápidas, sino que también deben resistir el paso del tiempo.
Desde la fabricación de fibras hasta el diseño de líneas y la optimización del sistema, múltiples eslabones trabajan juntos para permitir que la luz viaje miles de kilómetros en esta "autopista del gas" especial, estableciendo un nuevo récord.
Es bastante caro, así que ¿quién será el primero en usarlo?
Gracias a su alta velocidad, gran capacidad de transmisión y largo alcance, la fibra hueca es tan potente que ¿reemplazará pronto a la fibra tradicional?
¡Un momento! La fibra óptica de núcleo hueco es bastante capaz y también muy valiosa.
Actualmente, la fibra óptica de núcleo hueco cuesta cientos de veces más que la fibra óptica monomodo tradicional. Por lo tanto, a corto plazo, es más adecuada para escenarios con requisitos extremadamente altos de latencia y ancho de banda de transmisión.
¿Quién estaría dispuesto a pagar por esta "autopista de la gasolina"?
Analicemos primero el trading de alta frecuencia en finanzas. En este sector tan dinámico, incluso las diferencias de latencia de milisegundos pueden afectar las ganancias. La línea dedicada de valores transfronterizos entre Guangdong y Hong Kong ha sido pionera en la comercialización de cables de fibra óptica de núcleo hueco, aprovechando sus ventajas de baja latencia.
A continuación, se espera que la fibra hueca sirva de "puente" entre los grandes centros de datos.
Hoy en día, con el rápido desarrollo de la inteligencia artificial, el entrenamiento y la inferencia de modelos complejos requieren una gran cantidad de recursos informáticos para trabajar en conjunto. Los centros de datos son como un grupo de socios que necesitan cooperar estrechamente, intercambiando frecuentemente enormes cantidades de datos. La velocidad de transmisión de datos y la baja latencia de comunicación influyen directamente en la eficiencia de la colaboración.
De cara al futuro, se prevé que las fibras ópticas de núcleo hueco también desempeñen un papel importante en la construcción de una red informática integrada a nivel nacional.
Con recursos informáticos distribuidos en diferentes regiones, ¿cómo se pueden coordinar mejor? Esto requiere una red troncal de alta velocidad, gran capacidad y baja latencia. La fibra óptica de núcleo hueco ofrece una nueva opción tecnológica para este fin, facilitando potencialmente la programación interregional de recursos informáticos y el soporte de servicios como el entrenamiento distribuido de modelos complejos.
El cambio de la fibra óptica tradicional a la fibra óptica hueca puede parecer simplemente añadir una cavidad en el medio, pero ha abierto nuevas oportunidades de desarrollo para la comunicación óptica.
Una diminuta fibra óptica, con un centro "hueco", encierra un inmenso potencial para el futuro.
¿Adónde nos llevará esta "autopista del gas"? ¡Ya veremos!
Editor: Li Mengyi
Editor: Li Mengyi
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