Il consumo di traffico dati cresce esponenzialmente e le nuove tecnologie come l’intelligenza artificiale, così come i già molto diffusi servizi di streaming e i dispositivi smart per l’Internet of Things (IoT), non fanno che aumentare la richiesta di banda larga. Entro il 2030 si ritiene che il traffico dati infatti raddoppierà . Per sopperire a questa necessità l’obiettivo è quello di decuplicare la capacità di trasmissione delle reti senza un impatto negativo sulla qualità del segnale.
Una soluzione a questo problema può arrivare da un amplificatore creato dai ricercatori della Chalmers University of Technology in Svezia. Il dispositivo, che può essere installato su piccolo chip, rappresenta un importante passo in avanti verso la fibra ottica a 10 Giga e si presta anche ad altre tipologie di sistemi laser critici come quelli utilizzati nella diagnostica e in campo medico.
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Fibra ottica 10 Giga: un nuovo amplificatore ci avvicina a questo traguardo
Il sistema attualmente più potente ed efficiente per trasmettere dati è la fibra ottica, che utilizza la luce per inviare e ricevere informazioni su lunghe distanze. I dati vengono trasmessi tramite impulsi laser che si spostano ad alta velocità lungo cavi composti da sottili fili di vetro. Gli amplificatori ottici sono fondamentali per garantire che le informazioni siano di alta qualità e non siano influenzate dalle interferenze elettromagnetiche, il cosiddetto “rumore”.
“Gli amplificatori attualmente utilizzati nei sistemi di comunicazione ottica hanno una larghezza di banda di circa 30 nanometri. Il nostro amplificatore, tuttavia, vanta una larghezza di banda di 300 nanometri, che gli consente di trasmettere dieci volte più dati al secondo rispetto a quelli dei sistemi esistenti“, spiega Peter Andrekson, professore di fotonica presso la Chalmers University of Technology e autore principale dello studio pubblicato su Nature.
L’innovativo amplificatore presentato dai ricercatori svedesi è realizzato in nitruro di silicio ed è dotato di una serie di piccole guide d’onda a spirale interconnesse che direzionano la luce con perdite minime. Combinando questo materiale con un disegno geometrico ottimizzato è stato possibile aumentare la “banda dieci volte riducendo il rumore in modo più efficace rispetto a qualsiasi altro tipo di amplificatore. Questa capacità gli permette di amplificare segnali molto deboli, come quelli utilizzati nelle comunicazioni spaziali“.
“Anche se costruire amplificatori su chip piccoli non è un concetto nuovo, questo è il primo esempio di come si possa ottenere una larghezza di banda così grande”, ha aggiunto Andrekson.
Le applicazioni di questa tecnologia sono molteplici. “Piccole modifiche al progetto consentirebbero anche l’amplificazione della luce visibile e infrarossa. – spiega il ricercatore – Ciò significa che l’amplificatore potrebbe essere utilizzato nei sistemi laser per la diagnostica medica, l’analisi e il trattamento. Un’ampia banda consente analisi e immagini più precise di tessuti e organi, facilitando la diagnosi precoce delle malattie“.
L’amplificatore sviluppato dai ricercatori svedesi può contribuire anche a creare sistemi laser di dimensioni ridotte e meno costosi. Andrekson infatti sottolinea che una tecnologia di questo tipo “offre una soluzione scalabile per i laser, consentendo loro di operare a varie lunghezze d’onda, pur essendo più conveniente, compatto ed efficiente dal punto di vista energetico. Di conseguenza, un unico sistema laser basato su questo amplificatore potrebbe essere utilizzato in più campi. Al di là della ricerca medica, della diagnostica e del trattamento, essa potrebbe essere applicata anche nell’imaging, nell’olografia, nella spettroscopia, nella microscopia e nella caratterizzazione di materiali e componenti a lunghezze d’onda completamente diverse“.
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