Valescas Dios

Uma nova geração de amplificadores ópticos está sendo desenvolvida na Unicamp. Amplificador e óptico - as palavras levam ao Laboratório de Comunicações Ópticas do CePOF, Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica -, no Instituto de Física. O Fopa - Fiber Optic Parametric Amplifier (amplificador paramétrico de fibra óptica), como é chamado, promete ampliar, em no mínimo 300 vezes, a capacidade de transmissão de telefonia e Internet por fibra óptica.

Cientistas, de quatro grandes laboratórios no mundo, debruçam-se sobre esse novo sistema de amplificador: além da Unicamp; o Bell Labs - da Lucent Technologies -; a Universidade de Stanford, ambos nos Estados Unidos; e a Universidade de Chalmers, na Suécia. Na comunicação por fibra óptica, as informações são decodificadas em sinais de luz e propagadas, em forma de laser, pelos cabos de fibra óptica. Um problema é que, no decorrer da transmissão, o laser vai, pouco a pouco, perdendo potência; necessita, portanto, ser revitalizado - trabalho para os amplificadores. "A cada 15 quilômetros, a potência do laser cai pela metade. Quando cai muito abaixo disso, deve-se reamplificar. Por isso, a cada 50 quilômetros de fibra óptica coloca-se um amplificador", quem explica é professor Hugo Luis Fragnito, responsável pelo Laboratório de Comunicações Ópticas e coordenador da pesquisa sobre o Fopa. Hugo é físico - nascido e graduado na Argentina - e PhD em Física pela Unicamp.

Até o final dos anos 1980, para recuperar a perda de potência do laser nas fibras óticas, usava-se o chamado amplificador 3R: 'R' de regenerador, retemporizador e reformatador. Ele amplificava os sinais transmitidos, ordenava a transmissão dos bits e corrigia possíveis distorções causadas pelo sistema. A tecnologia, porém, apresentava desvantagens. Entre elas, o fato de os amplificadores serem eletrônicos, isto é, antes de recuperar a potência do laser eles transformam o sinal luminoso em sinais elétricos que depois são reconvertidos em luz. "Cada vez que você introduz eletrônica (no lugar de ótica), você introduz insegurança na rede; qualquer coisa que se possa fazer, portanto, para eliminar eletrônica e substituir por fotônica é sempre vantagem", afirma o físico.

Os amplificadores ópticos chegaram ao mercado em 1989. "Foi um sucesso tremendo que revolucionou as telecomunicações", lembra Hugo. Esta segunda geração de amplificadores trouxe um aumento de 4 mil vezes à capacidade do sistema 3R: de 1 gigabit, passou para 4 terabits. O Amplificador a Fibra Dopada com Érbio registrou um recorde na transferência de tecnologia do laboratório de pesquisa para a sociedade. Em 1986, foram concluídos os estudos científicos, nos Estados Unidos, e em três anos, já era comercializado. "Depois do érbio, o investimento em tecnologia nessa área foi enorme". O amplificador a érbio respondia à demanda crescente do mercado de telecomunicações causada pela chegada da Internet, na metade dos anos 1980.

Além de ser óptico e não eletrônico, os amplificadores a érbio são transparentes à taxa de transmissão em bit/s e atendem a todos os protocolos de comunicação (Sonet, SDH, ATM). O padrão SDH, Hierarquia Digital Síncrona, é usado para a telefonia; já para vídeo, o melhor protocolo é o ATM, Modo de Transferência Assíncronon; a Internet, no entanto, exige outro padrão. O 3R por sua vez, era opaco ao protocolo: "não adianta colocar os bits em formato Sonet num circuito que não é para Sonet. É como colocar sinal de telefone num aparelho de televisão, ele não entende", explica Hugo. Outra desvantagem do sistema 3R era o aumento do volume de bits nas transmissões. "Você tinha um sistema que era projetado para 155 Mb/s, se a operadora ganhasse mais clientes e precisasse aumentar para 622Mb/s, necessitaria trocar não apenas transmissor e receptor, mas todos os amplificadores 3R instalados no percurso." Levando mais água ao moinho dos amplificadores ópticos, o fator custo: em 1990, o amplificador a érbio custava em torno de US$ 30 milhões; e o 3R, US$ 200 milhões. Além de amplificar qualquer padrão, o érbio possibilitou a amplificação de vários sinais na mesma fibra óptica. Isto é, ao invés de utilizar um cabo de fibra óptica para acender cada laser, possibilita que se acendam vários numa mesma fibra.

Mesmo com o amplificador dopado com érbio e com a tecnologia WDM (Wavelength Division Multiplexing), que possibilita acender vários lasers numa mesma fibra, o aumento da demanda e do leque de possibilidades criados com a Rede Internacional de Computadores traz ao sistema óptico o risco de um grande congestionamento. Daí a movimentação da indústria e da academia em encontrar novas possibilidades para a transmissão de bits. Os amplificadores Raman são um exemplo dessa corrida. "Estes amplificadores já estão no mercado", diz Hugo. (No Brasil, eles são fabricados e vendidos pela Padtec, em Campinas).

O amplificador paramétrico Fopa, desenvolvido no laboratório da Unicamp, também promete revolucionar o sistema propondo o aproveitamento quase total da fibra óptica, podendo chegar a velocidades de até 100 terabits. O nome paramétrico refere-se a um dos fenômenos não-lineares que acontecem na fibra óptica. Um deles, o processo paramétrico, é o que possibilita o funcionamento do amplificador. "O Fopa não é apenas um amplificador paramétrico. Ele faz também outras operações: é conversor de comprimento de onda, trocador de comprimento de onda, conjugador de fase, equalizador de potência e redutor de ruído", anima-se Hugo. Isto é, o Fopa possibilita uma série de vantagens que facilitam a comunicação na rede de fibra óptica.

O conversor de comprimento de onda permite que uma informação saia de Campinas para o Rio, sem precisar, por exemplo, passar por São Paulo. Explicando: cada caminho percorrido por uma informação dentro da rede de fibra óptica tem um comprimento de onda diferente. O trajeto Campinas - São Paulo, digamos, tem o comprimento de onda 1 e o trajeto São Paulo - Rio, comprimento de onda 2. Uma informação que sai de Campinas, em direção ao Rio, precisa sempre passar por São Paulo para, na operadora dessa cidade, ter seu comprimento de onda convertido para chegar ao seu destino no Rio. Essa interrupção, no meio do caminho, seria desnecessária se Campinas trabalhasse com um amplificador Fopa, que imediatamente faria a conversão do comprimento de onda 1 para o 2. No caso do trocador de onda, o processo é semelhante: vamos supor que, ao mesmo tempo em que São Paulo está convertendo o comprimento de onda da informação que saiu de Campinas rumo ao Rio de Janeiro, tem outra informação saindo de Curitiba, também passando por São Paulo, com destino ao Rio e, portanto, precisando ocupar o mesmo caminho. O trocador irá possibilitar que ambas as informações cheguem ao seu destino disponibilizando um outro caminho para a informação que saiu de Curitiba. Hoje em dia, diz Hugo, essas operações, são todas eletrônicas e o Fopa propõe, justamente, transformar esses processos em ópticos: "a fotônica, além de deixar a rede mais rápida e mais segura, possibilita expansões maiores e exige menos manutenção".

Tradição em inovação

Provavelmente em janeiro de 2004, o Fopa começará a ser testado fora das paredes do Laboratório de Comunicações Ópticas da Unicamp. Os testes em campo serão possíveis graças ao KyaTera, um sub-projeto do Tidia (Tecnologia da Informação no Desenvolvimento da Internet Avançada), programa lançado pela Fapesp no dia 27 de junho de 2003 que pretende disponibilizar uma rede de alta velocidade para universidades e laboratórios de pesquisa do País. O KyaTera irá desenvolver uma grande rede de fibra óptica experimental, chegando diretamente aos laboratórios de pesquisa, para o desenvolvimento e demonstração de novas tecnologias. A Fapesp quer com o KyaTera encontrar parceiros no setor privado, para financiar essa nova estrutura de rede. Segundo Hugo, que é também membro da comissão de coordenação do Tidia, praticamente todas as empresas que têm fibra óptica no Brasil foram receptivas à proposta da Fapesp.

O CePOF foi montado no ano 2000, quando a Fapesp criou os primeiros Cepids, Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão. O Centro da Unicamp, recebe cerca de US$ 1 milhão por ano e desse valor, algo em torno de 10% é direcionado para o projeto do Fopa. Os laboratórios de óptica da Unicamp viraram Cepid justamente por sua tradição em pesquisa e inovação tecnológica. Saiu de lá, em 1976, o projeto da primeira fibra óptica fabricada ao sul do equador: "desenvolvemos a tecnologia aqui e depois a transferimos para a Telebrás em 1976", conclui Hugo.