Una nuova generazione di laser

fig.laserLa luce permette di trasmettere su reti a fibre ottiche una grande quantità d’informazioni, e per sfruttare al massimo questa potenzialità, sia come velocità che come distanze di trasmissione, la luce laser che genera i segnali luminosi deve essere spettralmente pura, il più possibile coerente, cioè vicina a una singola frequenza. Le attuali reti ottiche si basano ancora su laser di tipo S-DBF (distributed-feedback semiconductor), il cui sviluppo risale agli anni ‘70, e che oggi iniziano a evidenziare dei limiti stante la crescente richiesta di maggiore larghezza di banda conseguente lo sviluppo esponenziale di applicazioni dove la componente multimediale è sempre più presente. La particolare longevità di questa tecnologia dipende dalla purezza spettrale del segnale generato, non ancora superata da altre soluzioni malgrado gli sforzi di ricercatori di università e laboratori aziendali. Ma finalmente sembra che si possa andare oltre i laser S-DBF grazie ai recenti risultati ottenuti presso il Caltech, l’Istituto di Tecnologia della California, con un approccio che vede come protagonista la nanotecnologia. In dettaglio, al Caltech sono riusciti a integrare nella struttura multistrato del laser un’increspatura a livello di nanoscala, in pratica, come spiegano i ricercatori, l’equivalente della superficie corrugata di un’asse per lavare i panni, che agisce come filtro interno contro le onde spurie (noisy waves) che rappresentano una specie di contaminazione che porta al degrado della purezza di una singola frequenza ideale. Gli attuali laser S-DBF prevedono più strati cristallini continui di materiali appartenenti alla categoria denominata III-V semiconductor, in genere Arseniuro di Gallio o Fosfuro di Indio, che convertono in luce la corrente elettrica che viene fatta fluire attraverso la struttura, ma questi materiali assorbono anche la luce, fenomeno che è causa di degrado della purezza spettrale. Nei nuovi laser a base nanotecnologica, ancora realizzati con semiconduttori III-V, non avviene il fenomeno dell’assorbimento della luce ma piuttosto una sua concentrazione: come effetto finale è possibile ottenere un range di frequenza 20 volte più «stretto» di quanto possibile con i laser S-DBF che si traduce in un’elevata purezza spettrale. Questi risultati avranno un impatto notevolissimo nello sviluppo delle future reti di comunicazione a fibre ottiche.

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