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La svolta laser che potrebbe rendere la tecnologia ancora più veloce

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Lo strumento laser sviluppato dal team UQ. Credito: Dr. Martin Plöschner

I laser sono diventati una parte importante della nostra vita quotidiana.

Dai telefoni e tablet alle auto a guida autonoma e alla comunicazione dati, anche le informazioni che stai leggendo in questo momento ti verranno probabilmente consegnate tramite laser.

Le applicazioni della tecnologia sono così vaste che i ricercatori che si occupano quotidianamente di laser rimangono continuamente stupiti.

Tra questi c’è il ricercatore dell’Università del Queensland, il dottor Martin Plöschner della School of Information Technology and Electrical Engineering (ITEE).

“Ho lavorato con i laser negli ultimi 15 anni eppure sono spesso sorpreso di trovarli nei posti più inaspettati”, ha detto il dottor Plöschner.

“In molte delle loro applicazioni, i laser operano in una parte dello spettro invisibile ai nostri occhi.

“E ciò che gli occhi non possono vedere, la mente spesso non sa.

“Se i laser operassero di più nella parte visibile dello spettro, il mondo intorno a noi sarebbe un magnifico spettacolo laser”.

Una di queste applicazioni nascoste dei laser è la comunicazione ottica dei dati, in cui la luce laser attraversa le fibre ottiche per fornire informazioni.

Ma la domanda sempre crescente di un accesso più rapido e frequente ai dati sta spingendo le reti in fibra ottica in tutto il mondo al loro limite, il cosiddetto “capacity crunch”.

Il dottor Joel Carpenter dell’ITEE di UQ ha affermato che gli impulsi di luce laser trasmessi lungo le fibre di vetro o plastica viaggiano a velocità diverse e possono sovrapporsi, rallentando il processo.

“Immagina di urlare a un amico attraverso un lungo tubo di cemento”, ha detto il dottor Carpenter. “Il tuo messaggio si distorcerà a seconda di quanto echeggia il tubo e dovrai anche aspettare che gli echi si affievoliscano da un messaggio prima di poter inviare il successivo.

“È un problema simile in grandi gruppi di server di computer, con la quantità di eco che dipende dalla forma e dal colore dei laser che vengono lanciati nella fibra ottica”.

La misurazione delle proprietà dei laser è fondamentale per apportare miglioramenti, ma non esiste un metodo per catturare completamente questa complessità.

Fino ad ora.

Il Dr. Plöschner, il Dr. Carpenter e il loro team, con esperienza nella manipolazione, sagomatura e caratterizzazione del raggio laser, erano desiderosi di risolvere il problema.

Hanno collaborato con il principale produttore di laser II-VI Inc. e hanno trascorso tre anni a lavorare su un modo per rendere i laser più veloci e migliorarne le prestazioni.

Hanno sviluppato uno strumento che misura l’output dei laser a emissione di superficie a cavità verticale (VCSEL) e consente l’esame delle grandi quantità di dati trasportati dalla loro luce.

“Il sistema stesso ha le dimensioni di una scatola da scarpe e viene semplicemente inserito nel percorso del raggio laser”, ha affermato il dott. Plöschner.

“Può dirci come il raggio laser si evolve nel tempo e cambia forma e colore.

“Quelle informazioni sono fondamentali per il modo in cui il raggio viaggia attraverso il collegamento in fibra”.

I risultati possono ora essere utilizzati per migliorare la prossima generazione di laser.

“Il nostro strumento consentirà di identificare le caratteristiche del raggio che contribuiscono alla “diffusione dell’impulso” nel collegamento ottico, il che rallenta i dati”, ha affermato il dott. Plöschner.

“Gli ingegneri laser possono quindi progettare laser senza queste caratteristiche canaglia, portando a collegamenti ottici con maggiore velocità e maggiore distanza di funzionamento.

“E qualsiasi strumento in grado di facilitare un trasferimento dati più rapido su distanze maggiori è utile”.

Il dott. Plöschner ha affermato che il miglioramento della tecnologia laser andrà a beneficio di una vasta gamma di settori, dalle telecomunicazioni alla sicurezza e alla produzione di automobili.

“Le auto autonome utilizzano i laser per creare un’immagine 3D della scena per aiutarli a navigare nel traffico o parcheggiare in retromarcia in spazi ristretti”, ha affermato.

“E sei scansionato da centinaia di minuscoli laser ogni volta che usi il riconoscimento facciale per sbloccare il tuo smartphone.

“Non sorprende quindi che ci sia un’enorme richiesta di produrre laser con prestazioni migliorate.

“Questa svolta sbloccherà un tesoro di informazioni di raggi ottici”.

La ricerca è stata pubblicata in Comunicazioni Natura.


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