A tutto ciò si aggiungono il telelavoro, l'implementazione di sistemi di videosorveglianza per motivi di sicurezza o per assistere gli anziani nel loro ambiente familiare, e la connettività necessaria per l'utilizzo dei social network.
Lo sviluppo di servizi di telecomunicazione sempre più veloci e potenti è stato reso possibile principalmente grazie alla diffusione delle reti di comunicazione ottica. Queste reti utilizzano sorgenti luminose (LED o laser) per trasmettere informazioni attraverso una fibra ottica che, grazie alla sua ampia larghezza di banda, è in grado di soddisfare la domanda di traffico ad alta capacità. Per sfruttare appieno questa larghezza di banda, viene utilizzata la tecnologia WDM (Wavelength Division Multiplexing). Questa tecnologia prevede la trasmissione di canali diversi a diverse lunghezze d'onda (colori) da diverse sorgenti luminose su un'unica fibra, consentendo l'implementazione individuale e indipendente di servizi differenti.
Nel contesto della tecnologia WDM, la ricerca di nuovi dispositivi ottici che consentano la selezione individuale dei canali ottici (filtraggio), la loro distribuzione a diversi utenti (demultiplexing) o il loro instradamento in base alla lunghezza d'onda (instradamento ottico) è fondamentale per una corretta implementazione. Questo è il contesto della ricerca sviluppata dai ricercatori dell'UPM, la cui idea originale si basa sull'esecuzione di queste operazioni con un singolo dispositivo controllabile in tempo reale per selezionare la funzione desiderata.
Le caratteristiche ottiche del dispositivo sono state testate nel banco di prova del laboratorio del dipartimento di tecnologia fotonica dell'ETSI Telecomunicación del Politecnico di Madrid, dove è stata dimostrata la sua capacità di contribuire alla grande domanda sociale di servizi di comunicazione odierni, attraverso la sua applicazione nelle reti di comunicazione ottica.
Il "modulatore di luce spaziale" è fondamentale:
il componente che abilita questa funzione è un "modulatore di luce spaziale" (SLM), un dispositivo simile a un display a cristalli liquidi, ma più piccolo e con una densità di pixel molto più elevata, che consente di visualizzare immagini su di esso. La luce incidente sull'SLM cambia direzione a seconda dell'immagine caricata (ologramma) e della sua lunghezza d'onda, seguendo le leggi della diffrazione. Pertanto, il dispositivo sarà in grado di svolgere diverse funzioni a seconda del tipo di ologramma implementato nell'SLM.
Diversi esperimenti di laboratorio hanno dimostrato la capacità del modulatore spaziale di luce di diffrangere la luce incidente in base alla sua lunghezza d'onda e al tipo di ologramma, rendendolo adatto a svariate applicazioni. Le applicazioni tipiche di questo dispositivo olografico multifunzionale si concentrano sulle reti ottiche WDM metropolitane, dove può essere utilizzato come multiplexer e router ottico per proteggere e riconfigurare il percorso ottico tra i nodi.
Gli ologrammi sono il fondamento del dispositivo e vengono generati da un computer, dove vengono memorizzati ed elaborati in tempo reale. L'obiettivo è disporre di un database di ologrammi facilmente accessibile per modificare dinamicamente la funzionalità del dispositivo. Generalmente, gli ologrammi utilizzati sono costituiti da barre bianche e nere di spessore variabile.
La luce proveniente dalla fibra ottica in ingresso viene collimata, ovvero parallelizzata tramite una lente, e illumina lo SLM e un reticolo di diffrazione fisso. Una seconda lente, in uscita, accoppia il primo ordine di diffrazione della luce alla fibra o alle fibre ottiche in uscita, che sono posizionate sul piano focale della lente. Qui si trova la trasformata di Fourier dell'ologramma che, nel caso di un ologramma a barre, è un insieme di punti equidistanti di intensità luminosa variabile.
Grazie a questa semplice struttura, il dispositivo può svolgere diverse applicazioni: filtro sintonizzabile (a banda passante fissa o variabile), multiplexer (o demultiplexer) e router di lunghezza d'onda. Per passare da un'applicazione all'altra, è sufficiente modificare i valori fissi o variabili di due parametri: 'n' (tipo di ologramma) e 'x' (distanza della fibra di uscita dall'asse ottico del dispositivo). Questa capacità multifunzionale è la caratteristica più distintiva del dispositivo.
Riferimenti:
Martin Minguez A, Horche PR. “Tunable holographic components in WDM optical networks”, Optical and Quantum Electronics 42 (1): 45-67, November 2010.
Michel C. Parker et al. “Dynamic Digital Holographic Wavelength Filtering”, IEEE/OSA, J. of Lightwave Tech. 16(7):1259-1270, July 1998
Fonte: Università Politecnica di Madrid (UPM).
