Introducción
Fibra o varilla de vidrio u otro material transparente con un índice de refracción alto que se emplea para transmitir luz. Cuando la luz entra por uno de los extremos de la fibra, se transmite con muy pocas pérdidas incluso aunque la fibra esté curvada.

El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.

La aplicación más sencilla de las fibras ópticas es la transmisión de luz a lugares que serían difíciles de iluminar de otro modo, como la cavidad perforada por la turbina de un dentista. También pueden emplearse para transmitir imágenes; en este caso se utilizan haces de varios miles de fibras muy finas, situadas exactamente una al lado de la otra y ópticamente pulidas en sus extremos. Cada punto de la imagen proyectada sobre un extremo del haz se reproduce en el otro extremo, con lo que se reconstruye la imagen, que puede ser observada a través de una lupa. La transmisión de imágenes se utiliza mucho en instrumentos médicos para examinar el interior del cuerpo humano y para efectuar cirugía con láser, en sistemas de reproducción mediante facsímil y fotocomposición, en gráficos de ordenador o computadora y en muchas otras aplicaciones.

Las fibras ópticas también se emplean en una amplia variedad de sensores, que van desde termómetros hasta giroscopios. Su potencial de aplicación en este campo casi no tiene límites, porque la luz transmitida a través de las fibras es sensible a numerosos cambios ambientales, entre ellos la presión, las ondas de sonido y la deformación, además del calor y el movimiento. Las fibras pueden resultar especialmente útiles cuando los efectos eléctricos podrían hacer que un cable convencional resultara inútil, impreciso o incluso peligroso. También se han desarrollado fibras que transmiten rayos láser de alta potencia para cortar y taladrar materiales.

La fibra óptica se emplea cada vez más en la comunicación, debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumenta con la frecuencia. En las redes de comunicaciones se emplean sistemas de láser con fibra óptica. Hoy funcionan muchas redes de fibra para comunicación a larga distancia, que proporcionan conexiones transcontinentales y transoceánicas. Una ventaja de los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que puede recorrer una señal antes de necesitar un repetidor para recuperar su intensidad. En la actualidad, los repetidores de fibra óptica están separados entre sí unos 100 km, frente a aproximadamente 1,5 km en los sistemas eléctricos. Los amplificadores de fibra óptica recientemente desarrollados pueden aumentar todavía más esta distancia.

Otra aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica son las redes de área local. Al contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de abonados locales con equipos centralizados como ordenadores (computadoras) o impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electroópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra.

El primer cable coaxial que unió los dos lados del Atlántico, tendido en 1955, correspondía a 48 líneas telefónicas. Un solo par de estos largos y delgados cabellos de vidrio, que vehiculan la información en forma de impulsos de luz, transmite simultáneamente cerca de 500.000 comunicaciones telefónicas de un continente a otro, es decir a una distancia de 6.000 a 10.000 km.

La idea de fabricar fibras de vidrio de sílice suficientemente puro para transportar la luz a grandes distancias se ha ido abriendo camino desde finales de los años 60. El fundamento: la luz enviada por el interior de la fibra se refleja en sus paredes, lo que tiene como consecuencia guiar el haz luminoso a lo largo de la fibra, incluso cuando ésta está curvada.

La concretización de esta idea requirió tiempo: han sido necesarias sucesivas innovaciones tecnológicas relativas tanto al soporte material las fibras ópticas como a la manera de enviar y hacer circular la información por ellas. También se han tenido que desarrollar focos láser en miniatura (los diodos láser) y dispositivos de recepción (fotodiodos), así como la electrónica numérica de los circuitos integrados. Por todo ello, la regla general durante mucho tiempo para las comunicaciones a larga distancia fueron los enlaces de radio por satélite, que no cedieron el paso a los cables ópticos hasta el final de los años ochenta. Pero, en la actualidad, la mayor parte de las comunicaciones intercontinentales se realizan a través de cables ópticos submarinos que, depositados en el fondo de los océanos, tejen una verdadera red alrededor del planeta. De este modo, las fibras ópticas han sustituido completamente a los cables coaxiales. Y, para el usuario, un signo tangible de esta mutación a las fibras ópticas en las comunicaciones telefónicas intercontinentales fue la desaparición en 1988 del tiempo muerto de 0,4 segundos, debido al enlace vía satélite.

¿En qué reside el interés de los enlaces ópticos? ¿Cuáles son los principales desafíos que plantean a los ingenieros? Recordemos en primer lugar los principales elementos de un enlace óptico. Comprenden un foco luminoso láser, que es un diodo láser análogo al de los lectores de discos compactos, que funciona en el infrarrojo próximo (a una longitud de onda de 1,3 o 1,5 µm). La luz emitida es modulada por un transmisor, un sistema controlado por la señal eléctrica que aporta la información. Los impulsos luminosos se envían a través de la fibra; en el otro extremo, un fotodiodo (o receptor) reconvierte la señal óptica en señal eléctrica. Y ésta es transformada finalmente en sonido, imagen o texto en el teléfono, la televisión o la pantalla del ordenador.

Como en todos los sistemas de comunicación numérica, la información está codificada en forma de una sucesión de «0» y de «1», en la que cada elemento se llama «bit» (de binary digit). En una fibra óptica, los «0» y los «1» son transportados físicamente por una onda luminosa cuya intensidad se modula: el tiempo se divide en almenas de igual duración, y en cada almena, el «1» se codifica por medio de un impulso luminoso de una cierta intensidad, mientras que el «0» se representa por una ausencia de luz. Es el mismo principio que el de la lectura en los discos láser compactos. La codificación más extendida en la codificación «no vuelta a cero», o NVC: las almenas están unidas unas a otras. Por lo tanto, en el gráfico de la intensidad luminosa en función del tiempo, aparecen rectángulos de longitud (= duración) variable según el número de «1» sucesivos.

El teléfono estándar funciona a 64 kilobits (64.000 bits) por segundo, la futura televisión numérica lo hará a unos 100 megabits (100 millones de bits) por segundo. En las comunicaciones numéricas de alto caudal, se cuenta ahora en gigabits por segundo (Gbit/s), es decir mil millones de «0» o de «1» transmitidos por segundo en forma de impulsos luminosos. Para hacerse una idea, 1 Gbit/s representa un potencial de 15.000 conversaciones telefónicas simultáneas.

¿Por qué está limitado el caudal? No olvidemos que los impulsos que constituyen las señales están individualizados en una onda luminosa. Esta distinción sólo tiene sentido si cada almena contiene uno o mejor varios arcos de onda. Más formalmente, la teoría de la comunicación nos dice que el número de informaciones transmitidas por segundo no puede exceder a la frecuencia de la onda portadora (es decir, como máximo un bit por periodo de la onda). Esta propiedad muestra el interés de utilizar señales ópticas cuyas frecuencias van de 1014 a 1015 Hz, en vez de ondas de radio de frecuencias más bajas (del orden de 105 a 1010 Hz).

Las fibras ópticas hacen posibles caudales muy elevados, con unas pérdidas mucho menores que en los cables eléctricos
Una mayor caudal no es la única ventaja de la luz. Las fibras ópticas presentan unas pérdidas mucho menores que los cables de cobre utilizados en las transmisiones eléctricas. Tomemos un ejemplo. Para caudales de información de 1 Gbit/s, la frecuencia de la onda portadora tiene que ser por lo menos del orden del gigahercio (109 Hz). Pero, en este orden de frecuencias, un cable coaxial de cobre no es del todo adecuado: pierde el 99,9 % de su energía en 1 kilómetro, y aún más a frecuencias más elevadas. Este soporte no sólo sirve para señales de menor frecuencia (1-100 Mhz), y por lo tanto para menores caudales. Por su parte, las fibras de vidrio, presentan a la frecuencia de 2 x 1014 Hz (luz infrarroja de longitud de onda 1,5 µm) una transmisión del 95 % por kilómetro, lo que hace posible un alcance muy largo. La amplitud y la rapidez de los progresos se aprecian claramente cuando se sabe que la primera fibra desarrollada por la empresa norteamericana Corning, en 1970, también perdía el 99 % de la luz al cabo de solamente un kilómetro a comparar con la misma pérdida para 100 kilómetros en el estado actual.

Pese a estas notables transparencias, la señal termina, después de una cierta distancia, por debilitarse y parecerse demasiado al ruido de fondo de los detectores. Por debajo de determinado umbral de energía, los detectores se vuelven incapaces de distinguir sin ambigüedad los «0» de los «1». Los estándares habituales en telecomunicaciones imponen un máximo de un error por cada mil millones de bits recibidos, y esto corresponde típicamente a 500 fotones por bit. En las comunicaciones de alto caudal este límite se alcanza pronto. Veamos las cifras: la potencia óptica de un diodo láser es de algunos milivatios, lo que representan unos 106 fotones por segundo. A un caudal de transmisión de 1 Gbit/s, hay por lo tanto 107 fotones por bit. Se calcula fácilmente que con una transparencia del 95 % por kilómetro, el umbral de 500 fotones se alcanza al cabo de unos 200 kilómetros.

Para extender el alcance de los enlaces a varios centenares de kilómetros sin degradar la tasa de error, basta con mantener el número de fotones por bit por encima del valor fatídico por medio de dispositivos que regeneran la señal debilitada. Los «repetidores» optoelectrónicos aparecieron en el mercado en los años 80. El repetidor mismo incluye un fotodiodo (chip de material semiconductor sometido a una tensión) que convierte la señal óptica en una señal eléctrica, un amplificador, una báscula electrónica que decide si se trata de un «0» o de un «1», y finalmente un diodo láser controlado por la señal eléctrica resultante para la conversión inversa. El amplificador es alimentado por una fuente eléctrica, introducida en una envoltura de cobre aislada que rodea al cable óptico. A la amplificación de la señal óptica, el repetidor añade también un tratamiento electrónico de reajuste y de filtrado del ruido.

En 1988 se instaló el primer sistema de este tipo entre Francia, Inglaterra y Estados Unidos. Opera a un caudal global de 2 x 0,28 Gbit/s (dos pares de fibras) y está constituido por un cable submarino de 7.500 kilómetros de longitud, dotado de unos 110 repetidores situados cada 70 kilómetros. La capacidad correspondiente es de 40.000 circuitos telefónicos.

Pero los repetidores optoelectrónicos conllevaban en sí mismos una limitación. Para las distancias transoceánicas, el caudal máximo de estos enlaces por fibra óptica estaba limitado no por la fibra misma, sino por la rapidez de la electrónica de los repetidores. En efecto, para frecuencias de funcionamiento superiores al gigahercio, los circuitos electrónicos resultan caros y su fiabilidad disminuye.

Para las largas distancias es indispensable la regeneración de las señales luminosas por medio de amplificadores
Este obstáculo se ha superado gracias a la aparición revolucionaria, al final de los años 80, de los amplificadores ópticos de fibra de vidrio dopada con erbio. Un desarrollo que fue rápidamente seguido en 1955 por su entrada en servicio en el campo de los cables submarinos. Un amplificador óptico funciona según un principio análogo al de un láser. Los átomos de erbio contenidos en la fibra se excitan por medio de un diodo láser auxiliar que los «bombea» a un estado de energía superior, energía que pueden ceder al desexcitarse para amplificar la señal debilitada que pasa por la fibra. De este modo la potencia de la señal óptica se multiplica en un factor que va de 100 a 10.000.

En las telecomunicaciones ópticas, el interés de utilizar estos amplificadores ópticos en vez de los electrónicos es enorme. En primer lugar, como los amplificadores mismos son fibras, se conectan por simple soldadura (efectuada por medio de un arco eléctrico) a las fibras de transmisión. Pero, sobre todo, evitan las conversiones optoelectrónicas efectuadas por los repetidores y por lo tanto la limitación de caudal asociada a estos últimos. La gama de frecuencias que acepta el amplificador óptico se extiende a menudo a varios terahercios (1 Thz = 1.000 Ghz), un intervalo que engloba muy ampliamente la señal a amplificar. Otra propiedad cuyo interés veremos más adelante es que se pueden amplificar simultáneamente varios canales ópticos de longitudes de onda diferentes.

Estas cualidades eran bien conocidas desde hace unos treinta años. ¿Por qué una espera tan larga? El éxito de los repetidores ópticos se explica por la puesta en común de llegadas a la madurez: la fabricación de fibras ópticas ultrapuras, las técnicas de dopado con erbio y la fabricación de los diodos láser necesarios para los amplificadores.

Volvamos atrás, hasta los años sesenta. Era justo el inicio de los láseres y Elias Snitzer, de la American Optical Company, ya había inventado los láseres a base de vidrios dopados con tierras raras. En particular, su equipo estudió fibras amplificadoras dopadas con la tierra rara neodimio (Nd), caracterizadas por un rendimiento de bombeo altamente eficaz. Luego, durante los años setenta, investigadores de la Universidad de Stanford y de los laboratorios AT&T-Bell exploraron las posibilidades del bombeo por medio de diodos láser de estas fibras al neodimio, con vistas a desarrollar las telecomunicaciones ópticas a una longitud de onda de 1,06 µm.

Lamentablemente para estos intentos, los rápidos progresos de los diodos de semiconductores permitieron mientras tanto fabricar fuentes infrarrojas eficaces y fiables, que proporcionaban directamente una señal a las longitudes de onda de 1,3 µm y 1,5 µm, las más adecuadas para las telecomunicaciones. Y no fue hasta 1985 que un grupo de la Universidad de Southampton (Gran Bretaña) demostró que también las fibras dopadas con erbio podían emitir y amplificar la luz a 1,5 µm de longitud de onda. Algunos meses más tarde, un equipo dirigido por uno de nosotros en los laboratorios AT&T-Bell empezaba a descubrir las notables propiedades físicas de estas fibras y su interés para las comunicaciones a muy alto caudal.

Los trabajos iniciales de Southampton y de AT&T-Bell se consideraron inicialmente con una cierta indiferencia, ya que la tecnología de los repetidores optoelectrónicos estaba entonces relativamente a punto. Se pensaba que el aumento del caudal seguiría de forma natural a los progresos de la electrónica de los repetidores, mientras que la amplificación óptica estaba en un terreno exploratorio.

Un adelanto importante: la puesta a punto de amplificadores ópticos de fibra dopada con erbio
Además, subsistía un problema importante en el amplificador de fibra dopada: el láser auxiliar de bombeo necesario para la excitación de los átomos de erbio. Tanto los investigadores de Southampton como los de AT&T-Bell recurrían a potentes y voluminosos láseres de laboratorio que emitían en el rojo y el verde, unas longitudes de onda por lo demás inadecuadas para la tecnología de las telecomunicaciones de ahí el escepticismo inicial de los expertos. La solución se logró desarrollando nuevos diodos láser, potentes capaces de emitir varios centenares de milivatios de luz y cuyas longitudes de onda infrarrojas son precisamente las requeridas para bombear el erbio. Estos diodos, alimentados en corriente eléctrica por una línea auxiliar, y encapsulados con su bobina de fibra dopada con erbio en una caja, se podían integrar entonces fácilmente en los cables ópticos.

La fibra dopada con erbio posee dos cualidades suplementarias. En primer lugar la ganancia es decir el factor de amplificación es insensible a la polarización de la señal incidente (la polarización caracteriza la dirección en la que vibra el campo eléctrico asociado a la onda luminosa). Es una baza esencial, ya que el estado de polarización de las señales se modifica de forma aleatoria a medida que se propagan por la fibra.

Además, el amplificador no deforma las señales, las amplifica idénticas. Esta propiedad subsiste en condiciones extremas de funcionamiento. Por ejemplo, con una potencia de entrada demasiado elevada disminuye la ganancia pero la señal no se distorsiona, a diferencia del caso de los amplificadores electrónicos.

A las tres grandes bazas del repetidor de fibra dopada con erbio (bombeo eficaz por diodo láser, insensibilidad a la polarización y ausencia de distorsión) se añaden la compatibilidad con las fibras estándar (sin reflexiones parásitas), las escasas pérdidas en las conexiones, el ruido mínimo, la insensibilidad a la temperatura entre -40 ºC y +60 ºC. Según las aplicaciones, la zona de ganancia explotable alrededor de la longitud de onda de 1,5 µm se extiende de 100 a 3.000 GHz.

Aumentar el caudal haciendo pasar varias longitudes de onda por una misma fibra
La carrera hacia los altos caudales también se ha beneficiado del desarrollo de técnicas de multiplexado y de conmutación. El multiplexado consiste en transportar por un mismo soporte físico, en este caso la fibra óptica, las señales destinadas a un gran número de abonados. La conmutación es una operación de direccionamiento a nivel de la red global, gracias a la cual cada destinatario recibe al final de la línea la información que se le envía.

De momento el multiplexado más utilizado es el llamado temporal. Consiste en imbricar temporalmente las informaciones de cada abonado en tramos sucesivos. Demos un ejemplo: si se asimila el mensaje de un abonado a las púas de un peine, el multiplexado en tiempo equivale a superponer los peines de diferentes abonados desplazándolos ligeramente unos respecto a otros. En la recepción, cada canal temporal es «demultiplexado» y dirigido luego a su destinatario. Las funciones de multiplexado/demultiplexado temporal se pueden realizar electrónicamente por medio de circuitos integrados ultrarrápidos (existen demostraciones de laboratorio que alcanzan los 40 Gbits/s). No obstante, el coste prohibitivo de estos circuitos para caudales muy elevados sugiere efectuar el multiplexado temporal por medios puramente ópticos, una vía actualmente muy explorada.

En las próximas generaciones de cables ópticos, el aumento del caudal se garantizará por medio de una técnica que se superpondrá a la primera: el multiplexado en longitud de onda, también conocido por su denominación americana WDM (Wavelength-Division Multiplexing). Consiste éste último en enviar varias señales de diferentes longitudes de onda simultáneamente por la misma línea. El multiplexado y demultiplexado en longitud de onda se efectúan por medio de componentes ópticos pasivos, de modo similar a la descomposición y la recomposición de los colores del arco iris por un prisma. El multiplexado en longitud de onda también abre perspectivas de direccionamiento óptico en las redes. De esta manera, las comunicaciones se podrán dirigir de una vez por todas en tal o cual dirección según su longitud de onda. Por ejemplo, en las redes con encrucijadas, algunos países recibirán las longitudes de onda cortas y otros las largas: un direccionamiento automático de gran sencillez. Todas las grandes redes a instalar antes del año 2000 se basan en la técnica del WDM. Por ejemplo la red SeaMe We III, de una longitud de 20.000 km, que conectará Europa (Alemania, Gran Bretaña) con el sudeste de Asia (Singapur) conectará, en 1998, veinte estaciones con esta técnica.

Se plantean entonces dos preguntas importantes: ¿cuál es el alcance máximo de los enlaces amplificados? ¿Hasta qué caudal de información se puede llegar? Ya que, cuando se alcanzan caudales de más de 10 Gbit/s a distancias del orden 10.000 km aparecen otras dificultades. En primer lugar las fibras conservan, pese a las precauciones tomadas en su fabricación, una propiedad bien conocida de la materia transparente: la de dispersar los colores. Es exactamente la misma propiedad que es la responsable de la descomposición de la luz blanca por un prisma de vidrio. Aprovechada en el multiplexado en longitud de onda evocado más arriba, esta propiedad constituye por otra parte un inconveniente.

Recordemos que la velocidad de propagación de la luz en la materia transparente depende de la longitud de onda. El índice de refracción óptico (cociente entre la velocidad en el vacío y la velocidad en el medio material) también es por lo tanto función de la longitud de onda, y ésta es la razón por la que un prisma desvía con ángulos diferentes los rayos de diferentes colores.

En una fibra óptica, este efecto de dispersión cromática tiene como consecuencia el aumento de la anchura de los impulsos. Todo se debe al hecho de que un impulso luminoso breve no tiene una longitud de onda (o una frecuencia) perfectamente determinada. En efecto, una onda de frecuencia exactamente definida, es decir una sinusoide perfecta, se extiende hasta el infinito por los dos lados.

Supongamos que se toma solamente un pequeño fragmento de esta sinusoide, a modo de impulso breve. Matemáticamente, este fragmento de sinusoide equivale a la suma de una infinidad de sinusoides completas que difieren en su amplitud y en su frecuencia. El impulso individualizado en la onda portadora contiene por lo tanto unas componentes suplementarias, de longitudes de onda ligeramente diferentes de las originales. Y cuanto más breve es el impulso, más extenso es el intervalo de frecuencias representado. Debido a la dispersión, las diferentes componentes de la señal se propagan por la fibra a velocidades diferentes, según la longitud de onda de cada una. Los impulsos se ensanchan, de la misma forma que un pelotón de corredores se estira en una carretera. Por lo tanto se pueden llegar a mezclar con los impulsos vecinos, provocando errores de detección. Aunque la dispersión cromática resulta aceptable a los caudales citados más arriba, este inconveniente pesa doblemente a muy altos caudales. Cuanto más elevado es el caudal, más breves son y más próximos están unos de otros los impulsos. Y como los impulsos muy breves contienen más componentes que los largos, tienden a ensancharse más, con lo que aumenta superposición entre impulsos sucesivos. Por lo tanto la dispersión cromática limita muy pronto el caudal.

Análogamente, las fibras no transmiten exactamente a la misma velocidad los modos de polarización diferente. Y a consecuencia de la interferencia de polarización debida a las fibras, los impulsos están constituidos por una mezcla aleatoria de polarizaciones. Los bits transmitidos terminan por desdoblarse causando errores de detección.

Segundo problema importante: un efecto que se podría llamar dispersión no lineal. A partir de cierto nivel de intensidad, el índice de refracción del medio empieza a variar en función de la intensidad. Por lo tanto las intensidades pequeñas no viajan a la misma velocidad que las grandes. Pero la intensidad no es constante en las transmisiones ópticas. En el modo NVC, una señal luminosa no dibuja una almena perfecta, sino más bien una envolvente que es una aproximación y que presenta una variación continua de intensidad cuando el símbolo transmitido pasa de «0» a «1» e inversamente.

En el otro tipo de transmisión (VC), las señales se transmiten en forma de impulsos individuales bien separados. En este caso, para un «1» la intensidad es máxima en el centro del bit y decrece hasta anularse en sus bordes (de ahí la expresión «vuelta a cero o VC»). Un «0» corresponde a una ausencia de luz durante la duración de un bit. En los dos casos señalados, NVC y VC, la dispersión no lineal provoca una deformación (ensanchamiento o estrechamiento) de las señales, con las mismas consecuencias que antes. Por lo tanto, no se puede aumentar arbitrariamente la energía de las señales para disminuir la tasa de errores: por encima de una cierta intensidad, esta tasa se pone a crecer.

Existe un medio elegante de escapar de este dilema: es un regalo de la naturaleza llamado solitón. Se trata de un impulso muy breve que conjuga idealmente la dispersión cromática y la dispersión no lineal neutralizándolas. El solitón es una señal cuya intensidad y longitud de onda media se han calculado de forma que los efectos de dispersión (variación de la velocidad de propagación debida a la longitud de onda de una parte, y debida a la intensidad de otra) se compensan. En nuestro pelotón de corredores, esto equivale a imaginar que el terreno es flexible como una red de circo (metáfora para la fibra de vidrio), y forma una depresión bajo el peso de los corredores: como tienen que remontar la pendiente de la red que se crea al frente del pelotón, los corredores rápidos resultan frenados. A la inversa, como tienen que bajar la pendiente de la cola del pelotón, los corredores lentos se aceleran. En consecuencia, la depresión de la red mantiene juntos a todos los corredores.

El solitón excita la imaginación de los ingenieros del mundo de las telecomunicaciones. Después de unas predicciones visionarias que datan de más de veinte años y de los primeros experimentos en fibras ópticas en 1980, las comunicaciones de muy alto caudal por solitones (20-100 Gbits/s) son ahora objeto de una intensa investigación. Pero la utilización de solitones implica algunos desarrollos técnicos, relativos por ejemplo a los dispositivos de emisión (impulsos muy breves), y al filtrado necesario para controlar exactamente la frecuencia central del solitón, muy sensible al ruido introducido por los amplificadores.

Estas técnicas se dominan, pero su introducción en las comunicaciones submarinas se ha retrasado hasta ahora por una simple razón: los sistemas convencionales (NVC) no han dejado de progresar gracias, no a la utilización de caudales cada vez más elevados (hemos visto que el límite es de 10 Gbits/s), sino a la técnica del multiplexado en longitud de onda.

Así, laboratorios norteamericanos y japoneses han demostrado la posibilidad de transmitir en NVC más de veinte longitudes de onda a 5 Gbit/s, es decir un caudal total de 100 Gbit/s, a 10.000 kilómetros. En contraste, el esfuerzo de investigación y desarrollo dedicado a los sistemas con solitones es sensiblemente menor, de ahí un progreso a una ligera distancia: «solamente» ocho canales a 10 Gbit/s (80 Gbit/s) para la misma distancia.

En los sistemas multiplexados en longitud de onda, una ventaja decisiva de los solitones sobre el NVC sigue siendo el caudal básico: con una sola longitud de onda es mucho más elevado ya que alcanza 10 Gbit/s e incluso 40 Gbit/s. Además, estos valores son directamente compatibles con los caudales estándar de las futuras transmisiones terrestres. Finalmente, hay técnicas experimentales que permiten aumentar la distancia de transmisión sin degradación. En los laboratorios de NTT de Japón, por ejemplo, los investigadores han hecho circular 10 Gbit/s por una fibra en bucle durante un cuarto de hora sin deformación de la señal un tiempo que corresponde a un recorrido de 180.000.000 kilómetros y que solamente es limitado por la electrónica de sincronización... En Alcatel, también hemos demostrado este potencial para 20 Gbit/s, con repetidores aún más espaciados (140 km en vez de los 45 km necesarios en NVC). En el mercado de las comunicaciones submarinas, los solitones se presentan así como una alternativa muy prometedora.

Fenómenos físicos fundamentales imponen límites a los rendimientos de los amplificadores ópticos

Los problemas que limitan el caudal (tanto en modo NVC como en modo solitón) no vienen solamente de las fibras. Los amplificadores ópticos también tienen sus límites impuestos por fenómenos físicos fundamentales. Se trata en primer lugar de las fluctuaciones erráticas de la intensidad de la señal. Estas se deben a los fotones inevitablemente emitidos por los átomos de erbio de las fibras dopadas, además de los que contribuyen a la amplificación de la señal. Este «ruido» parásito de emisión espontánea se acumula a lo largo de todo el enlace. Es la causa del límite de 10 Gbit/s sobre 10.000 km mencionado anteriormente. Se puede disminuir por filtrado óptico. También aquí tienen los solitones una ventaja, ya que soportan un filtrado relativamente severo. Entonces es posible una transmisión de 20-40 Gbit/s a 10.000 km por un solo canal de longitud de onda.

Tanto en modo NVC como en modo solitón las técnicas progresan continuamente. Por lo tanto es aventurado hacer un pronóstico sobre las capacidades últimas de uno u otro de estos sistemas de comunicaciones. A cada récord de transmisión, se descubren nuevos efectos limitantes, y Redes innovaciones para cada uno. En cualquier caso los caudales extraordinarios citados más arriba, de 80-100 Gbit/s, ya demostrados en el laboratorio, equivalen a varios millones de conexiones telefónicas simultáneas en una sola fibra. Estos caudales, que están muy por encima de las necesidades del mercado ¿pero, por cuánto tiempo? abren perspectivas prácticamente ilimitadas a las futuras «autopistas de la información».

Fibra Óptica en España
En españa los dos grandes operadores en Telecomunicaciones Ono y Euskaltel; compitirán en brebe con Telefónica dado que ofrecerán un mejor servicio por un precio más asequible; lo malo es que el proceso de crecimiento en cableado es muy lento y tardará en llegar a todas las provincias de españa, recordamos que ni telefónica abarca todo el territorio.(Ver Ono, Euskaltel, Supercable)