Le onde ottiche, che si propagano attraverso l’aria o le fibre multimodali, possono essere modellate o scomposte utilizzando modalità spaziali ortogonali. Questa capacità ha un’ampia gamma di applicazioni nell’imaging, nella comunicazione e nell’energia diretta. Tuttavia, i sistemi tradizionali per manipolare queste onde sono spesso ingombranti e di grandi dimensioni, limitando il loro utilizzo a poche applicazioni di fascia alta.
Sviluppo della Lanterna Fotonica Microscopica
Un recente studio ha introdotto un (de-)multiplexer in modalità spaziale indipendente su microscala, creato mediante nanostampa 3D. Questo dispositivo, denominato lanterna fotonica, è caratterizzato dalla sua compattezza e capacità di essere stampato direttamente e aderire a circuiti fotonici, fibre ottiche ed elementi optoelettronici come laser e fotorilevatori. Questa innovazione apre nuove opportunità per l’integrazione dei sistemi e l’adozione della tecnologia in futuri sistemi di comunicazione ad alta capacità e modalità di imaging complesse.
Ricerca e Collaborazione
Il dottorando Yoav Dana, sotto la guida del professor Dan Marom dell’Istituto di Fisica Applicata dell’Università Ebraica di Gerusalemme, insieme agli scienziati dei Nokia Bell Labs, ha sviluppato e dimostrato questa lanterna fotonica su microscala. La lanterna è stata realizzata utilizzando una tecnica di nanostampa 3D con scrittura laser diretta, applicata direttamente su una punta di fibra ottica.
Funzionamento della Lanterna Fotonica
I dispositivi a lanterna fotonica convertono onde ottiche contenenti una sovrapposizione di modalità o fronti d’onda distorti in segnali ottici monomodali separati. Questa tecnologia è promettente per il multiplexing a divisione spaziale (SDM) nelle future reti di comunicazione ottica ad alta capacità, oltre che nell’imaging e in altre applicazioni che richiedono la manipolazione spaziale delle onde ottiche.
Vantaggi della Nanostampa 3D
Utilizzando la nanostampa 3D e guide d’onda ad alto contrasto, i ricercatori hanno sviluppato un dispositivo compatto e versatile che può essere stampato su quasi tutte le piattaforme solide con alta precisione e fedeltà. Questo dispositivo, di circa 100 micrometri, rappresenta un netto contrasto con le tradizionali lanterne fotoniche basate su guide d’onda di millimetri-centimetri, facilitando l’integrazione con sistemi fotonici su microscala.
Dichiarazioni del Professor Marom
“Lo sviluppo di questo (de-)multiplexer in modalità spaziale con lanterna fotonica su microscala rappresenta un notevole progresso nella nostra capacità di abilitare e adottare il multiplexing spaziale per diversi sistemi e applicazioni ottiche”, ha affermato il professor Dan Marom. “Questa innovazione rende la tecnologia di multiplexing a divisione spaziale molto più accessibile e facilmente integrabile, aprendo nuove possibilità per la comunicazione ottica e le applicazioni di imaging, solo per citarne alcune”.
Caratteristiche del Dispositivo
I ricercatori hanno utilizzato algoritmi genetici per progettare il dispositivo, fabbricato su una punta di fibra e caratterizzato una lanterna fotonica lunga 375 µm con miscelazione a sei modalità, in grado di convertire sei ingressi monomodali in un’unica guida d’onda a sei modalità. Nonostante le dimensioni compatte, il dispositivo presenta una bassa perdita di inserzione (-2,6 dB), una bassa sensibilità alla lunghezza d’onda e una bassa polarizzazione e perdite dipendenti dalla modalità (-0,2 dB e -4,4 dB rispettivamente).
In conclusione, questa innovazione nella tecnologia delle lanterne fotoniche su microscala stampate in 3D apre nuove opportunità per migliorare e integrare sistemi di comunicazione e imaging avanzati, rendendo queste tecnologie più accessibili e versatili.
