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Uma fibra ótica com a espessura de um fio de cabelo humano agora pode transportar o equivalente a mais de 10 milhões de conexões rápidas de internet doméstica funcionando com capacidade total.
Uma equipe de pesquisadores japoneses, australianos, holandeses e italianos estabeleceu um novo recorde de velocidade para uma fibra óptica padrão da indústria, alcançando 1,7 Petabits em um comprimento de fibra de 67 km. A fibra, que contém 19 núcleos que podem transportar um sinal, atende aos padrões globais de tamanho de fibra, garantindo que ela possa ser adotada sem grandes alterações na infraestrutura. E usa menos processamento digital, reduzindo bastante a potência necessária por bit transmitido.
Os pesquisadores da Macquarie University apoiaram a invenção desenvolvendo um chip de vidro impresso a laser em 3D que permite acesso com baixa perda aos 19 fluxos de luz transportados pela fibra e garante compatibilidade com equipamentos de transmissão existentes.
A fibra foi desenvolvida pelo Instituto Nacional Japonês de Tecnologia da Informação e Comunicação (NICT, Japão) e Sumitomo Electric Industries, Ltd. (SEI, Japão) e o trabalho foi realizado em colaboração com a Universidade de Tecnologia de Eindhoven, Universidade de L’Aquila e Universidade Macquarie.
Todo o tráfego de internet do mundo é realizado através de fibras ópticas, cada uma com 125 mícrons de espessura (comparável à espessura de um fio de cabelo humano). Essas fibras padrão da indústria conectam continentes, centros de dados, torres de telefonia móvel, estações terrestres de satélite e nossas casas e empresas.
Em 1988, o primeiro cabo submarino de fibra ótica atravessando o Atlântico tinha uma capacidade de 20 Megabits ou 40.000 ligações telefônicas, em dois pares de fibras. Conhecido como TAT 8, veio bem a tempo de apoiar o desenvolvimento da World Wide Web. Mas logo estava lotado.
A última geração de cabos submarinos, como o cabo Grace Hopper, que entrou em serviço em 2022, transporta 22 Terabits em cada um dos 16 pares de fibras. Isso é um milhão de vezes mais capacidade do que o TAT 8, mas ainda não é suficiente para atender à demanda por streaming de TV, videoconferência e todas as nossas outras comunicações globais.
“Décadas de pesquisa óptica em todo o mundo permitiram que a indústria enviasse cada vez mais dados através de fibras únicas”, diz o Dr. Simon Gross, da Escola de Engenharia da Universidade Macquarie. “Eles usaram cores diferentes, polarizações diferentes, coerência de luz e muitos outros truques para manipular a luz.”
A maioria das fibras atuais tem um único núcleo que transporta vários sinais de luz. Mas essa tecnologia atual está praticamente limitada a apenas alguns Terabits por segundo devido à interferência entre os sinais.
“Poderíamos aumentar a capacidade usando fibras mais grossas. Mas fibras mais grossas seriam menos flexíveis, mais frágeis, menos adequadas para cabos de longa distância e exigiriam uma reengenharia massiva da infraestrutura de fibra óptica”, diz o Dr. Gross.
“Poderíamos simplesmente adicionar mais fibras. Mas cada fibra aumenta a sobrecarga e o custo do equipamento e precisaríamos de muito mais fibras.”
Para atender a demanda exponencialmente crescente de movimentação de dados, as empresas de telecomunicações precisam de tecnologias que ofereçam maior fluxo de dados por um custo reduzido.
A nova fibra contém 19 núcleos que podem transportar um sinal cada.
“Aqui na Macquarie University, criamos um chip de vidro compacto com um padrão de guia de onda gravado nele por uma tecnologia de impressão a laser 3D. Ele permite a alimentação de sinais nos 19 núcleos individuais da fibra simultaneamente com baixas perdas uniformes. Outras abordagens são com perdas e limitados no número de núcleos”, diz o Dr. Gross.
“Tem sido emocionante trabalhar com os líderes japoneses em tecnologia de fibra óptica. Espero ver essa tecnologia em cabos submarinos dentro de cinco a 10 anos.”
Outro pesquisador envolvido no experimento, o professor Michael Withford, da Escola de Ciências Matemáticas e Físicas da Universidade Macquarie, acredita que esse avanço na tecnologia de fibra óptica tem implicações de longo alcance.
“O chip óptico se baseia em décadas de pesquisa em óptica na Macquarie University”, diz o professor Withford. “A tecnologia patenteada subjacente tem muitas aplicações, incluindo encontrar planetas orbitando estrelas distantes, detecção de doenças e até mesmo identificar danos em canos de esgoto”.
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