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Un team di ricercatori del Chalmers University of Technology in Svezia ha sviluppato un amplificatore del raggio laser che promette di rivoluzionare il modo in cui trasmettiamo i dati. Grazie a questo nuovo dispositivo, sarà possibile inviare attraverso le comuni linee ottiche fino a dieci volte la quantità di dati rispetto ai moderni trasmettitori. Questo innovativo progetto si basa su un sistema di cascate di guide d'onda a spirale e sfrutta le proprietà fondamentali dell'ottica non lineare.
Le immagini fornite dal Chalmers University of Technology mostrano la struttura unica del dispositivo. L'idea alla base è semplice ma audace: ampliare la larghezza di banda di trasmissione estendendo lo spettro oltre i limiti normalmente raggiunti dall'ottica convenzionale. La velocità di trasmissione dei fotoni è naturalmente limitata dalla velocità della luce, ma gli scienziati si sono concentrati sull'estendere lo spettro delle frequenze utilizzabili. Questo è stato ottenuto grazie al processo di Four-Wave Mixing (FWM), un'interazione non-lineare dove quattro onde elettromagnetiche di frequenze diverse si combinano in un mezzo a forte non linearità.
Grazie a questo processo, è possibile generare nuove lunghezze d'onda, ampliando così la larghezza di banda disponibili. Tuttavia, ciò che rende davvero futuristica l'invenzione è la capacità di miniaturizzare questa tecnologia all'interno di un chip di nitruro di silicio. Attraverso la progettazione di cascate di guide d'onda a spirale, i percorsi dei fotoni vengono incrementati sulla minima superficie possibile, permettendo la formazione di fotoni con uno spettro di lunghezze d'onda più ampio.
Durante gli esperimenti, il nuovo amplificatore è stato dimostrato funzionante sulle lunghezze d'onda tra 1400 e 1700 nm, il cosiddetto corto infrarosso. Nell'ambito della ricerca futura, gli scienziati stanno pianificando di testarne l'efficacia su altri intervalli di lunghezze d'onda, inclusi il luce visibile (400–700 nm) e un più ampio spettro dell’infrarosso (2000–4000 nm).
Le applicazioni pratiche di questo amplificatore sono molteplici. Potrebbe essere impiegato in campi che spaziano dalla misurazione medica alla golografia, dalla spettroscopia alla microscopia. La miniaturizzazione promette di rendere i laser più compatti e, soprattutto, più accessibili e meno costosi. «Le minime modifiche nella progettazione possono permettere l'amplificazione di luce visibile e infrarossa - spiegano i ricercatori - ampliando le potenzialità di utilizzo nel settore medico per la diagnosi e il trattamento.» Questa tecnologia consente un’analisi e visualizzazione più dettagliata di tessuti e organi, agevolando l’identificazione precoce delle malattie.
Questo progresso è destinato a sconvolgere settori cruciali, migliorando notevolmente la qualità della trasmissione dei dati e la precisione delle tecnologie laser nelle applicazioni critiche. Sebbene ancora in una fase preliminare, il futuro della comunicazione ottica si prospetta luminoso grazie al lavoro pionieristico degli scienziati svedesi di Chalmers.
