Fomento de la innovación en fotónica a través de la colaboración

Esta rama de la física, que se ocupa de las aplicaciones técnicas de la luz -desde las telecomunicaciones hasta circuitos integrados y sensors-, está madurando a gran rapidez. El profesor Hércules Avramopoulos, jefe del Laboratorio de Investigación en Comunicaciones Fotónicas de la Universidad Técnica Nacional de Atenas (Grecia), comparó el estado de esta técnica con el de la electrónica en la década de los años sesenta.

«En la década de los años sesenta aparecieron los primeros circuitos integrados. Hoy en día, la fotónica se encuentra en una etapa de descubrimientos similares que conducirán a un buen número de aplicaciones que a su vez proporcionarán beneficios generalizados para la industria y la sociedad», aseguró el profesor Avramopoulos.

Esta tendencia se ve impulsada en gran medida por la demanda creciente de banda ancha y capacidad en las redes de telecomunicaciones, desde los servicios de telefonía móvil hasta Internet. Además, la posibilidad de que los sistemas ópticos funcionen a velocidades muy superiores que las de los circuitos electrónicos tradicionales está generando la necesidad de contar con interconexiones más veloces entre los sistemas de comunicación de datos, desde las hileras de servidores hasta el ordenador personal.

Pese a que las investigaciones no dejan de evolucionar en este campo en Europa, Asia y Estados Unidos, el sector tiene ante sí varios retos. En el caso de Europa, uno muy destacado es la naturaleza dispar y diversa de los institutos de investigación, departamentos universitarios y empresas que participan en la investigación y el desarrollo de la fotónica, entre las que hay un buen número de pequeñas y medianas empresas (PYME).

«La fotónica está madurando a gran velocidad, pero aún no ha llegado al punto de que uno pueda ir a una tienda y adquirir productos fotónicos como ocurre con los dispositivos electrónicos. Gran parte de esta disciplina se encuentra aún en una etapa de investigación y experimentación. Y realizar un experimento de fotónica suele requerir el uso de equipos y dispositivos muy caros e infrecuentes. Además, se necesita un alto grado de conocimientos, en muchos casos multidisciplinares para poder conjugar la pericia en física de materiales con las competencias en el ámbito de las aplicaciones. Por norma, todos estos ingredientes no se pueden encontrar en un mismo laboratorio», explicó el profesor Avramopoulos.

Con el fin de subsanar estas deficiencias se reunieron instituciones académicas y científicas de una docena de países europeos en el marco del proyecto «Pan-European photonics task force: integrating Europe's expertise on photonic subsystems» (EURO-FOS), respaldado por la Comisión Europea con un presupuesto superior a 4 millones de euros. El consorcio responsable estableció las redes y herramientas necesarias para que un número elevado de organizaciones europeas dedicadas a la investigación fotónica pudieran poner en común sus recursos y tecnologías. Además, facilitó a los investigadores correspondientes la tarea de compartir conocimientos y competencias. A lo largo de cuatro años, efectuaron cerca de un centenar de experimentos conjuntos en los que participaron más de trescientos jóvenes investigadores en régimen de doctorado y posdoctorado.

«La red de excelencia (NoE) EURO-FOS estuvo motivada por la necesidad de mejorar y facilitar la colaboración entre organizaciones e investigadores de distintos puntos de Europa. El proyecto cumplió ese cometido con un grado elevado de éxito», destacó el profesor Avramopoulos, coordinador de EURO-FOS.

Un laboratorio paneuropeo de fotónica

Las diecisiete organizaciones involucradas en la NoE EURO-FOS poseen una dilatada experiencia en el diseño, el desarrollo y las pruebas de componentes y subsistemas de fotónica aplicables a las redes de comunicaciones de ondas lumínicas y alta capacidad. Mediante esta colaboración tuvieron ocasión de intercambiar sus conocimientos técnicos e innovaciones, tanto entre sí como con otras organizaciones dedicadas a este campo, materializando así una iniciativa ambiciosa que ha propiciado la creación de un potente laboratorio virtual paneuropeo.

Este laboratorio, llamado Eurofoslab, reunió tecnología puntera, incluyendo componentes, dispositivos, subsistemas, bancos de pruebas y medios de acceso a enlaces de fibra óptica ya implantados. Sus recursos se encuentran ubicados físicamente en los diecisiete laboratorios integrados en la red, pero la administración está centralizada gracias a herramientas web desarrolladas por la Universidad de Essex (Reino Unido). Dichas herramientas permiten reservar recursos compartidos y programar experimentos conjuntos empleando equipos repartidos por Europa.

El inventario de Eurofoslab contienen más de setecientos elementos, incluyendo cuarenta y ocho bancos de pruebas y sistemas completos como bancos de pruebas de terabits-por-segundo para OTDM (multiplexación por división del tiempo óptico) y OFDM (multiplexación por división de frecuencias ortogonales), bancos de pruebas coherentes de WDM (multiplexación por división de longitud de onda), sistemas de transmisión con WDM a mil quinientos cincuenta y mil trescientos diez nanómetros, sistemas RoF (radio sobre fibra) basados en fibras de modo único y múltiple, y muchos más. Incluye también más de cincuenta subsistemas autónomos como OLT completas (terminales de línea óptica), ONU (unidades de red ópticas), transmisores, receptores y unidades regeneradoras, así como un número elevado de dispositivos fotónicos y optoelectrónicos, catorce plataformas de simulación y acceso a cuatro enlaces de una instalación de fibra preexistente.

«Eurofoslab ha hecho posibles ciertos tipos de experimentos inasequibles para cualquier laboratorio por sí solo. Al tener a su alcance más recursos para trabajar, los investigadores participantes han podido perseguir en sus experimentos propósitos más ambiciosos y a gran escala -señaló el coordinador de EURO-FOS-. Además ha contribuido a generar economías de escala en el desarrollo, la comprobación y la validación de los sistemas y subsistemas fotónicos».

Los trabajos realizados en Eurofoslab en el marco del proyecto EURO-FOS han girado en torno a cuatro áreas fundamentales de investigación fotónica: sistemas de transmisión óptica digital; fuentes ópticas y amplificación; subsistemas de redes ópticas de alta velocidad; y una nueva generación de subsistemas de acceso óptico.

Toda esta labor ha dado lugar a más de dos centenares de publicaciones científicas y a la solicitud de siete patentes. Además, por medio de la red han surgido oportunidades de colaboración con otras organizaciones del mundo y se han reforzado los lazos con entidades industriales y académicas.

«Todo el mundo sabe lo que es un teléfono móvil, por ejemplo, pero no conoce necesariamente la tecnología con la que funciona ni innovaciones que permitirían mejorar su funcionamiento. A medida que madure la tecnología fotónica, pasará de las aplicaciones en fase experimental a generar una cantidad cada vez mayor de aplicaciones prácticas que podrían proporcionar beneficios inmensos a toda la población. EURO-FOS ha realizado una aportación considerable para alcanzar ese objetivo», subrayó el profesor Avramopoulos.

La investigación realizada en EURO-FOS fue financiada por el Séptimo Programa Marco (7PM) de la UE.

Enlace al proyecto en CORDIS:

- el 7PM en CORDIS
- ficha informativa del proyecto EURO-FOS en CORDIS

Enlace a la página web del proyecto:

- página web del proyecto «Pan-European photonics task force: integrating Europe's expertise on photonic subsystems»
- página web del laboratorio virtual paneuropeo Eurofoslab

Otros enlaces:

- web de la Comisión Europea dedicada a la Agenda Digital