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Laser ultra lunghi sfidano le conoscenze tradizionali sulla tecnologia laser

Il progetto ULTRALASER, finanziato dall’UE, sta dimostrando che i laser possono essere più di semplici fonti di luce coerente. Con la giusta configurazione, possono essere anche un mezzo di trasmissione – uno sviluppo questo che permetterà una serie di nuovi impieghi.
Laser ultra lunghi sfidano le conoscenze tradizionali sulla tecnologia laser
Grazie in parte ai progressi della scienza dei materiali, della tecnologia e della fisica che ne sta alla base, i laser di oggi sono diventati dispositivi onnipresenti usati in diversi settori – come la scienza fondamentale, il settore manifatturiero, l’ingegneria, le telecomunicazioni e la medicina. Continuando su questa traiettoria di progressi nel campo della tecnologia laser, il progetto ULTRALASER si sta concentrando sullo sviluppo di laser ultra-lunghi o laser con una cavità formata da un lungo tratto (fino a centinaia di chilometri) di fibra ottica trasformata in un mezzo di amplificazione dall’effetto Raman.

I laser ultra lunghi stanno sfidando la visione tradizionale dei laser come semplici fonti di luce coerente. Secondo i ricercatori di ULTRALASER, quando una cavità di laser ultra lungo implementata in fibra ottica viene usata, il laser può funzionare non solo come fonte di luce coerente, ma anche come mezzo di trasmissione.

“Un risonatore ultra lungo di questo tipo, che può avere una lunghezza di diverse centinaia di chilometri, non è solamente un eccitante nuovo sistema fisico, ma potrebbe portare a una prospettiva radicalmente nuova della trasmissione di informazioni e delle comunicazioni sicure,” dice il ricercatore principale del progetto Sergei Turitsyn. Spiega che questi laser con risonatori estesi e i sistemi laser random a fibra a retroazione distribuita probabilmente avranno applicazioni in settori come telecomunicazioni, spettroscopia, sistemi di posizionamento globale, lavorazione dei materiali e imaging bio-medico.

Una nuova tecnologia abilitante

ULTRALASER ha sviluppato una nuova architettura che comprende laser random a retroazione distribuita in grado di sfruttare la diffusione di Rayleigh (la diffusione di luce su inomogeneità in un mezzo in fibra ottica). Questo processo, associato all’amplificazione distribuita di Raman, è stato usato per produrre retroazione ed emissione di laser in fibra lunga.

“Crediamo che la tecnica di amplificazione basata su laser a fibra ultra-lunga potrebbe essere una nuova tecnologia abilitante per la trasmissione con portata di amplificazione molto lunga,” osserva Turitsyn. “Inoltre questo mezzo in fibra “quasi senza perdite” avrà probabilmente applicazioni interessanti nell’elaborazione di dati non lineare completamente ottica”. Second Turitsyn, questo progresso permetterà nuovi metodi per la progettazione di dispositivi fotonici basati su una teoria matematica di sistemi non lineari integrabili, con funzionalità che non possono essere raggiunte in dispositivi ottici lineari. “Questa ricerca è importante per migliorare la capacità di sistemi di comunicazione ottica,” sostiene.

Inoltre, il progetto ha esplorato nuove architetture di laser mode-locked, come cavità senza isolatori e varie fibre di amplificazione per sostenere la generazione nel range della lunghezza d’onda 1 – 2 micron. I ricercatori del progetto hanno scoperto un nuovo meccanismo di formazione spontanea di pattern nei laser su fibra che è il risultato della modulazione periodica a zig-zag delle perdite per diversi componenti dello spettro.

Secondo Turitsyn, questa scoperta è importante per creare una nuova generazione di laser su fibra a impulsi, che sono usati in varie applicazioni. “La nostra ricerca ha portato allo sviluppo di nuove misurazioni e tecniche di elaborazione del segnale per caratterizzare la generazione parzialmente mode-locked e stocastica e scoprire le complesse dinamiche interne alla cavità della radiazione con strutture localizzate,” spiega. “Il progetto ha portato avanti la scienza e la tecnologia dei laser con lunghezza della cavità estesa.”

Far progredire la fisica e creare nuove possibilità

È chiaro che il progetto ULTRALASER ha dato un contributo significativo allo studio della fisica alla base dei laser su fibra ultra lunga e della fisica non lineare alla base dei tradizionali laser su fibra. “Abbiamo sviluppato nuove tecnologie di ingegneria e abbiamo esaminato la ricerca emergente e le applicazioni della tecnologia,” spiega Turitsyn. “In generale il progetto ha fatto progredire la fisica che sta alla base del funzionamento dei laser su fibra e ha mostrato nuove opportunità e direzioni nelle comunicazioni su fibra ad alta velocità, le comunicazioni sicure e la fisica del laser – tra gli altri settori scientifici e riguardanti la tecnologia.”

Il lavoro però non si ferma qui. In seguito a questi rivoluzionari passi avanti, Turitsyn ha ricevuto una borsa di ricerca per una prova di principio per la commercializzazione e il trasferimento delle conoscenze della tecnologia e dell’architettura alla base del progetto. Nel prossimo futuro quindi sarà dimostrato un prototipo con parametri avanzati.

Per maggiori informazioni, consultare:
Pagina del progetto su CORDIS

Fonte: Sulla base di un’intervista con il coordinatore del progetto.

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Numero di registrazione: 125880 / Ultimo aggiornamento: 2016-07-27
Categoria: Progressi scientifici
Fonte: ec