Il futuro della fibra ottica su Nature Communications

Il futuro della fibra ottica su Nature Communications

Pubblicato su Nature Communications da un team di ricerca IIT e CNR lo studio che pone le basi per una nuvoa generazione di fibra ottica capace di trasportare informazioni tramite disordine. Avremo sistemi di comunicazione più resistenti ed economici e strumenti biomedici di nuova concezione.

Innovazione.

 In figura (a) le macchie rosse rappresentano le posizioni dei canali di trasporto ad alta efficienza individuati nello studio. In Figura (b) profilo di intensità del modo localizzato. Questa mappa fornisce una specie di impronta digitale del canale di trasmissione e permette di individuare le condizioni nel quale può essere attivato. In Figura (c) viene riportata in bianco l'area d'influenza del canale di trasmissione di cui in figura (b), ovvero la zona in cui il modo può essere attivato

In figura (a) le macchie rosse rappresentano le posizioni dei canali di trasporto ad alta efficienza individuati nello studio. In Figura (b) profilo di intensità del modo localizzato.Questa mappa fornisce una specie di impronta digitale del canale di trasmissione e permette di individuare le condizioni nel quale può essere attivato. In Figura (c) viene riportata in bianco l'area d'influenza del canale di trasmissione di cui in figura (b), ovvero la zona in cui il modo può essere attivato.

 

I sistemi dielettrici omogenei, come per esempio il vetro che usiamo per le comuni finestre, sono i mezzi migliori per trasmettere la luce perché sono "trasparenti". Al contrario i sistemi inomogenei sono opachi, ovvero non permettono completamente passaggio della luce e, quando la dimensione delle inomogeneità è confrontabile con la lunghezza d'onda della luce, questa può rimanere "bloccata" nel mezzo e incapace di propagarsi come previsto dalla teoria della Localizzazione di Anderson.

Viceversa, in un recente lavoro, è stato dimostrato che l'opacità, contro-intuitivamente, può aiutare il trasporto dell'informazione, in particolare nelle fibre ottiche, ovvero in fili trasparenti e sottili come un capello che sono la spina dorsale del nostro sistema di telecomunicazioni. In particolare è stato dimostrato che il disordine supporta la comunicazione "a singolo modo" ovvero la più raffinata forma di trasporto della luce, che è utilizzata per portare internet a "larga banda" nelle case di tutto il mondo. In questo senso una particolare forma di opacità studiata e disegnata dai ricercatori dal dipartimento di fisica della Sapienza,del CNLS-IIT e del nanotec-CNR permette di costruire una moltitudine di canali di trasmissioni a singolo modo in una singola fibra ottica. Questa scoperta pone le basi per una nuova forma di trasporto dell'informazione in cui la luce trasportata viene confinata da tubi disordinati, aprendo la strada ad un sistema di comunicazione con maggiore capacità, maggiore resistenza al danneggiamento ed un minore costo di produzione.

"La posizione dei canali di trasmissione in un sistema disordinato non è nota a priori ed il nostro approccio sperimentale permette di individuarli" afferma Marco Leonetti, ricercatore del nanotec-CNR e di CNLS-IIT autore dello studio "Nella figura (a) le macchie rosse rappresentano le posizioni in cui abbiamo individuato canali di trasporto ad alta efficienza. Nella figura (b) c'è invece il profilo di intensità del modo localizzato. Questa mappa è una specie di impronta digitale del canale di trasmissione e permette di individuare le condizioni nel quale può essere attivato. Nella figura (c) viene riportata in bianco l'area d'influenza del canale di trasmissione di cui in figura (b), ovvero la zona in cui il modo può essere attivato."

"All'interno di una singola zona d'influenza la forma del canale di trasmissione è immune alle condizioni di lancio," continua Giancarlo Ruocco, Direttore del centro IIT@Sapienza CLNS e professore del dipartimento di Fisica della Sapienza, "ovvero finché la luce viene inviata sulla fibra all'interno di tale recinto, l'impronta digitale del canale di trasmissione rimane invariata. Questa invarianza è la qualità che rende riconoscibili i singoli modi e rende possibile trasferire l'informazione in maniera più affidabile”.

Secondo gli autori questo studio pone le basi per una nuova generazione di fibre ottiche capaci di trasportare informazioni tramite disordine, e potrebbe essere utilizzata per la fabbricazione di endoscopi estremamente sottili (e quindi meno invasivi) e con maggiore risoluzione ottica.

 

Per approfondimenti:

Disorder-induced single-mode transmission

Giancarlo RuoccoBehnam AbaieWalter SchirmacherArash Mafi & Marco Leonetti

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