Michael Robertson: pionero de las comunicaciones ópticas desconecta de la red

Oct 30, 2023

Habiendo pasado más de 40 años trabajando en comunicaciones ópticas,miguel robertson es uno de los expertos más antiguos del mundo en el campo de la fibra óptica. Con motivo de su retiro, habla con Anita Chandran sobre la investigación interdisciplinaria, los avances que logró y los aspectos buenos y malos de la fibra óptica en el Reino Unido.

La capacidad de simplemente descargar un libro, video o PDF de Internet es algo que es fácil de dar por sentado. Imagínese cuánto tiempo más tardaría en recibir ese mismo archivo enviado por correo. Ya se trate de las redes sociales, las noticias, los programas de televisión, las películas o los trabajos académicos, Internet puede otorgarle acceso casi al instante. Es una revolución en nuestra economía de la información que realmente ha transformado el mundo moderno.

La historia de las telecomunicaciones comienza a fines de la década de 1850, cuando se tendió un cable de cobre de 3000 km de largo que transmitía señales eléctricas entre Gran Bretaña y los EE. UU., lo que permitió a la reina Victoria enviar el primer telegrama transcontinental. El mensaje, dirigido al presidente estadounidense James Buchanan, tardó más de 17 horas en transmitirse, pero contenía solo 98 palabras, menos de 500 bytes de información. Las redes de telecomunicaciones actuales, por el contrario, nos permiten transmitir gigabytes de datos a través de los océanos en cuestión de segundos, principalmente como resultado de la tecnología de fibra óptica.

Para enviar un mensaje por un cable de fibra óptica, primero tiene que convertirse en una señal óptica, como pulsos o destellos de luz, antes de dispararse a lo largo de la fibra de vidrio de la manera más eficiente posible. Luego, la señal debe detectarse y traducirse de nuevo en forma de datos. Es un proceso de múltiples etapas que requiere tecnología avanzada que fue desarrollada e implementada en parte por el físico pionero Michael Robertson, quien acaba de colgar sus gafas láser después de casi 43 años en comunicaciones de fibra óptica.

Robertson pasó su carrera en el centro de investigación de fotónica líder en el mundo en Martlesham Heath en Ipswich. Un laboratorio corporativo que inicialmente se conocía como la Estación de Investigación de la Oficina de Correos, ha pasado por diferentes propietarios a lo largo de los años y ahora se llama Parque Adastral. Aquí, Robertson desarrolló una tecnología que aumentó enormemente la velocidad a la que se podían transferir los datos en los cables de comunicaciones de fibra óptica. El trabajo realizado por Robertson y su equipo se ha convertido en la base de gran parte de la infraestructura de Internet en la que confiamos hoy en día, incluso las columnas vertebrales de la pandemia, Zoom y Skype, utilizan la tecnología que desarrollaron.

Por supuesto que necesita la electrónica para operar cada vez más rápido, pero es la misma fibra [óptica]... eso es lo que hemos logrado, tasas de datos mucho más altas sobre la misma fibra".

La investigación de Robertson se centró en los láseres utilizados para transmitir señales ópticas por los cables y los detectores que se utilizaron para recibirlas. "Comenzamos con algo así como 8 megabits [por segundo] a principios de los 80 y ahora estamos en 25 gigabits", dice. Este número aumenta aún más cuando los sistemas se "multiplexan" juntos, lo que permite enviar múltiples señales simultáneamente en un cable óptico. "Cuando lo multiplexas, estamos hablando de 100 gigabits o incluso más, lo que da un aumento masivo con muy pocas desventajas". El trabajo significa que se ha requerido una infraestructura adicional mínima para transmitir más de 10.000 veces la cantidad de datos que era posible en la década de 1980.

"Por supuesto que necesita la electrónica para operar cada vez más rápido, pero es la misma fibra [óptica]", dice Robertson. "Así que eso es lo que hemos logrado, tasas de datos mucho más altas sobre la misma fibra". Significa que ahora se puede acceder en menos de un segundo a un clip de película que habría tardado más de una hora en descargarse en la década de 1980, aunque la señal todavía se transmita a través de las mismas fibras ópticas.

Robertson comenzó su viaje como físico en la Universidad de St Andrews, donde se graduó en 1976, antes de trasladarse a la Universidad de Durham para realizar un doctorado en células solares de sulfuro de cadmio. "Quería hacer algo útil", dice, "pensé que la energía solar era importante para el futuro. Después de terminar [mi doctorado], quería seguir haciendo algo útil". Robertson dejó Durham en 1979 cuando, señala, "las telecomunicaciones ópticas apenas estaban despegando".

Tomó un trabajo en la Estación de Investigación de la Oficina de Correos, pero pronto fue adquirida por British Telecom (BT), convirtiéndose en BT Research Laboratories (BT Labs). Aquí, como físico experimental, trabajó en láseres semiconductores y fotodiodos, que son componentes clave en las redes de comunicaciones ópticas. Robertson aprendió rápido y consolidó la física del estado sólido que había adquirido durante su doctorado con muchas otras habilidades.

"Hice muchas cosas diferentes en optoelectrónica: hice epitaxia, modelado y trabajé en la confiabilidad del láser. Ahí fue donde comencé", dice Robertson, y agrega que la confiabilidad del láser fue "el gran problema en los primeros días". Los dispositivos láser basados ​​en semiconductores funcionaban con altas densidades de corriente, lo que significaba que una gran cantidad de corriente eléctrica tenía que fluir a través de un área pequeña, lo que los hacía propensos a fallar. "Duraban un día", recuerda, "y tuvimos que trabajar para que duraran hasta 25 años. Este es el tipo de vida que pueden hacer ahora". Este es también el tipo de vida útil que necesitan estos diodos para un rendimiento fiable en las redes de comunicaciones ópticas.

Alrededor de 1989, Robertson llevó su experiencia a un pequeño laboratorio a un kilómetro de distancia de Martlesham Heath conocido como BT&D, que BT había establecido con el gigante corporativo estadounidense DuPont. Se llama a sí mismo "el tipo técnico a cargo de los proyectos de detectores", una descripción discreta que desmiente la influencia de su trabajo en física del estado sólido en BT&D. Fue allí donde Robertson y su equipo implementaron por primera vez una técnica conocida como epitaxia en fase de vapor metalorgánico (MOVP) para hacer crecer ciertos tipos de cristales semiconductores con múltiples capas. Estos semiconductores se utilizan en muchos de los componentes esenciales que componen los sistemas de comunicaciones de fibra óptica, incluidos moduladores, detectores y láseres.

La técnica de crecimiento MOVP fue iniciada originalmente por Rodney Moss, un científico que también trabajó en BT durante muchos años. Permitió, en palabras de Robertson, "un cambio dramático" en el panorama de las comunicaciones ópticas. Antes del trabajo de Robertson en MOVP en BT&D, los semiconductores solo podían crecer en piezas diminutas con poca confiabilidad. Esto limitó su uso, particularmente en la detección de pequeñas señales al final de las redes de telecomunicaciones. Pero con MOVP, Robertson pudo hacer crecer cristales semiconductores mucho más grandes. Estos eran altamente confiables y, lo que es más importante, también permitían detectores ópticos de alta velocidad que podían captar señales que se modulaban más rápidamente, lo que aumentaba la velocidad a la que se podían recopilar datos.

Después de un año en BT&D, Robertson regresó a los laboratorios de BT en Martlesham Heath, y en 1993 él y su equipo en BT y BT&D ganaron el Queen's Award for Technology (ahora parte de los King's Awards for Enterprise) por su trabajo en materiales optoelectrónicos. y dispositivos Pero luego, en 2000, durante el auge de las "punto com", la empresa vendió las instalaciones en las que trabajaba Robertson al gigante estadounidense de comunicaciones ópticas Corning. Cuando estalló la burbuja de las puntocom a principios de la década de 2000, Corning se retiró de Martlesham Heath, dejando atrás gran parte de la infraestructura y el equipo del laboratorio. El sitio fue tomado por la Agencia de Desarrollo del Este de Inglaterra, de la cual Robertson y su entonces jefe David Smith formaron una empresa nueva llamada Centro de Fotónica Integrada (CIP) en 2003. El centro existió hasta 2012, momento en el cual el gobierno desconectó las agencias de desarrollo y CIP se vendió a la empresa tecnológica china Huawei, en cuya propiedad permanece hoy.

La naturaleza siempre cambiante del laboratorio, y la carrera de Robertson dentro de él, es un emblema de la cara cambiante de la industria de las telecomunicaciones en el Reino Unido. Cada empresa tenía sus propias características, estrategias e inconvenientes. "Tuvimos la mayor libertad durante los días de BT", reflexiona, considerando a BT como una operación de renombre mundial que, en muchos sentidos, fue pionera en el campo. Huawei, por su parte, le ha dado al laboratorio su enfoque comercial más claro. "Estamos más cerca del extremo afilado en Huawei. Quieren algo que podamos vender".

Algunos políticos y comentaristas han cuestionado la participación de Huawei en un campo de tan alto perfil, y el gobierno del Reino Unido planteó preocupaciones de seguridad contra la compañía en 2020. El gobierno ha dicho que quiere que Huawei sea eliminado de las redes 5G del Reino Unido para 2027 y también ha aconsejó a las empresas de fibra óptica que se distanciaran de los equipos de Huawei. Pero cuando se le preguntó acerca de las críticas a Huawei, Robertson parece relativamente optimista. "En lo que respecta a los problemas de seguridad sobre los que lee en la prensa, [en Martlesham Heath] estamos completamente separados de todo eso. Lo que hacemos es investigación de materiales, por lo que no tiene puertas traseras; podemos seguir siendo físicos y científicos de materiales, lo que me complace. Huawei hace todo lo posible para asegurarse de que no está haciendo nada que no debería hacer".

La búsqueda de una mejor ciencia y tecnología, independientemente de un entorno de trabajo cambiante, siempre ha sido un gran impulso para Robertson, y trabajar en una empresa le ha sentado muy bien.

Si bien muchos físicos disfrutan de la libertad intelectual de los entornos de investigación académica, Robertson dice que nunca se detuvo trabajando en la industria, donde tenían acceso a más fondos y mejores equipos. Había, agrega, "más un enfoque en un resultado", mientras que en las universidades tenías más flexibilidad.

Más personas académicas pueden querer seguir con sus teorías en lugar de limitarse, pero nunca he sido así. Siempre he sido feliz de hacer algo y ver si funciona.

"Estaba feliz de ir con la corriente", dice. "La gente más académica puede querer seguir con sus teorías en lugar de limitarse, pero nunca he sido así. Siempre he estado feliz de hacer algo y ver si funciona". Robertson cree que se necesita "un tipo de carácter muy determinado" para dedicar su vida a un área específica en particular, pero agrega que "ha sido bendecido por poder trabajar en todas estas cosas diferentes".

En una carrera tan larga, ¿hay algo que Robertson hubiera cambiado? No señala las contribuciones individuales de su equipo, sino el fracaso de BT y el gobierno del Reino Unido a la hora de invertir en tecnología de fibra hasta el hogar (FTTH o FTTP). FTTH es la infraestructura para entregar cables de fibra óptica directamente a hogares, edificios residenciales u oficinas, para otorgar a los inquilinos y empleados altas velocidades de Internet.

"El Reino Unido está muy por detrás del resto del mundo en el despliegue de fibra", dice. Esto significa que el acceso a Internet de alta velocidad se está quedando atrás en el Reino Unido en comparación con otros países. Robertson atribuye esto a la falta de inversión temprana por parte de BT.

"Hace casi 20 años, estuve involucrado en impulsar FTTH desde una perspectiva técnica, pero es realmente a la persona financiera a la que tienes que convencer", dice. El gobierno, explica, estaba en conversaciones con BT sobre el despliegue de FTTH, pero también estaba preocupado por la formación de un monopolio en la industria de las telecomunicaciones, por lo que dudaba en gastar el "costo enorme" de FTTH en BT, aunque, Robertson cree, habría sido una cantidad relativamente modesta de unos pocos miles de millones de libras. Al mismo tiempo, BT no estaba dispuesta a invertir en la tecnología en sí porque le preocupaba que el gobierno obligara a la empresa a abrir su red de fibra a la competencia. Se formó un punto muerto y se perdió la oportunidad de construir una red FTTH en el Reino Unido.

Robertson cree, sin embargo, que la inversión aún puede ayudar a la red FTTH del Reino Unido. "Es decepcionante, pero [FTTH] se está implementando ahora, así que eso es bueno", dice. "En 2019, el Reino Unido estaba en realidad al final de la lista en Europa de fibra hasta el hogar. Ahora estamos en el puesto 36".

Mirando hacia atrás en una carrera que abarcó la óptica, la electrónica, los láseres, el modelado y la ciencia de la información, Robertson ha disfrutado trabajando en muchas disciplinas de la física, describiéndose a sí mismo como "más un generalista" que alguien que se adhiere a una disciplina específica. Esa experiencia diversa finalmente lo llevó a convertirse en Gerente de Investigación y Colaboración en Huawei, administrando los vínculos entre la empresa y otros institutos de investigación académicos y corporativos en Gran Bretaña y el resto de Europa. Ahora que tiene 66 años, Robertson se ha retirado oficialmente pero, como muchos físicos, todavía se mantiene atento a Huawei durante un par de días al mes.

"No considero que mi carrera sea nada espectacular", dice Robertson, quien se mantiene absolutamente realista sobre sus vastas contribuciones a las comunicaciones ópticas. Y cuando se le pregunta si su familia alguna vez bromea diciendo que él es la razón por la que la televisión funciona o por la que los videos se pueden descargar tan rápido, sonríe con desprecio y dice "ocasionalmente". Sus colegas, por otro lado, son más directos sobre su impacto en el campo de las comunicaciones ópticas.

Será demasiado humilde para decirlo, pero su trabajo ha beneficiado a cualquier persona en el Reino Unido con conexión a Internet.

"La carrera de Michael en Martlesham Heath es un viaje a través del desarrollo de la industria de la optoelectrónica", dice Michael Hill-King, director de colaboración de Huawei UK. "Será demasiado humilde para decirlo, pero su trabajo ha beneficiado a cualquiera en el Reino Unido con una conexión a Internet". Es una opinión compartida por Henk Koopmans, director ejecutivo de investigación y desarrollo de Huawei Reino Unido: "Michael debería sentirse muy orgulloso de la importante contribución que ha hecho al desarrollo de la fotónica en el Reino Unido".