Laurenz Kulmer, ricercatore dell’Eth di Zurigo che ha guidato gli esperimenti sui modulatori plasmonici per la comunicazione ottica iperveloce. Crediti: Eth
Se avete la fibra a casa, riuscirete a scaricare dati con una velocità fino a 1Gb al secondo. Per quasi qualunque navigazione o download domestico, in pratica, non dovrete aspettare quasi nulla. Immaginate ora, invece, di avere la capacità di scaricare dati fino a 400 Gb al secondo, e di poter raggiungere anche 1 Tb al secondo: per riuscirci servono particolari convertitori di segnale chiamati modulatori plasmonici, come hanno dimostrato alcuni ricercatori guidati da Laurenz Kulmer dell’Eth di Zurigo. Dispositivi che potrebbero risultare utilissimi nelle future comunicazioni spaziali. Kulmer presenterà questo risultato al Frontiers in Optics + Laser Science, che si terrà dal 23 al 26 settembre 2024 presso il Colorado Convention Center di Denver. Media Inaf l’ha intervistato per capire qualcosa di più di questa nuova frontiera della comunicazione ottica.
Un po’ come essere ai cento all’ora in tangenziale e venire superati da un razzo che sta lasciando l’atmosfera terrestre ai 400mila chilometri all’ora. Ma cosa sono questi modulatori plasmonici e come fanno ad essere così veloci?
«Le telecomunicazioni ottiche sono la spina dorsale di Internet come lo conosciamo: innumerevoli fibre che collegano i server di tutto il mondo in modo economico e ad alta velocità. Queste fibre trasmettono le informazioni sotto forma di luce. I modulatori in generale sono un elemento costitutivo delle telecomunicazioni ottiche. Sono necessari per trasferire il segnale digitale, ad esempio 0 e 1, su una lunghezza d’onda ottica. A causa di limitazioni fisiche, questi dispositivi sono solitamente lunghi diversi cm. I modulatori plasmonici sfruttano una proprietà fisica che consente di ridurre le dimensioni dei dispositivi al di sotto del micrometro. Grazie a questo design del dispositivo, è possibile raggiungere frequenze ultraelevate, dell’ordine di centinaia di GHz. Ciò significa che i modulatori plasmonici possono trasferire gli zeri e gli uni su una lunghezza d’onda ottica più velocemente di qualsiasi altra tecnologia di dispositivi fino a oggi. In questo modo, è possibile trasportare più informazioni per fibra. Abbiamo quindi esplorato queste proprietà nei sistemi di comunicazione ottica classici, sulla Terra, raggiungendo velocità superiori a 400 Gb al secondo».
E per quanto riguarda l’applicazione spaziale?
«Il canale ottico nello spazio libero offre proprietà uniche, come una minore non linearità rispetto ai sistemi basati sulle fibre. Ciò rende i modulatori plasmonici particolarmente interessanti per questo ambiente e per un futuro utilizzo nello spazio».
La tecnologia attuale consente già di costruire un prototipo per testare questo tipo di comunicazione nello spazio, ad esempio sulla Iss?
«Attualmente abbiamo parzialmente testato i nostri dispositivi con la tecnologia delle radiazioni (in inglese radiations technology, ndr) e la modalità a 4K con buoni risultati. Ciò consentirebbe di costruire un prototipo che in futuro potrebbe andare ad esempio sulla Iss. Tuttavia, prima di inviare il prototipo nello spazio, bisognerebbe testare l’intero imballaggio, i collegamenti e i componenti del sistema per il volo spaziale».
E per quanto riguarda i costi rispetto alla tecnologia attualmente in uso? Potrebbe fare un breve confronto tra le due?
«È difficile confrontare i prezzi, perché i modulatori plasmonici sono ancora oggetto di ricerca e non sono prodotti in serie rispetto ad altre tecnologie. Confrontando i prezzi della ricerca, attualmente i modulatori plasmonici non sono più costosi di altri modulatori ad alta velocità. In futuro, con l’aumento delle capacità produttive, si prevede che il costo dei modulatori diventerà più basso».