La rivoluzione delle fibre ottiche

Si sente sempre più frequentemente parlare di fibre ottiche, che si diffondono sempre di più, ma ammetto che io in materia sono piuttosto ignorante, nel senso che ignoro di preciso di cosa si tratti. Perciò dato che oggi la tecnologia non ammette ignoranza, anche io mi sono impegnata in una breve ricerca in merito.

Per definizione le fibre ottiche sono filamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati in modo da poter condurre al loro interno la luce (propagazione guidata), e che trovano importanti applicazioni in telecomunicazioni, diagnostica medica e illuminotecnica.
Solitamente si classificano come guide d’onda dielettriche. Ovvero, permettono di convogliare e guidare al loro interno un campo elettromagnetico di frequenza sufficientemente alta (in genere in prossimità dell’infrarosso) con perdite estremamente limitate.

Detto questo e avendo capito che il loro campo di applicazione è davvero ampio, possiamo inoltrarci un po’ più a fondo nel loro mondo. Solitamente si trovano sotto forma di cavi flessibili, e sono anche immuni dai più comuni disturbi elettrici, alle condizioni atmosferiche più estreme e alle variazioni di temperatura.

Le ricerche che si fanno sulle fibre ottiche sono sempre più all’avanguardia, nel senso che si cerca di aumentarne la potenza. Per farlo basta renderne più disordinata la struttura interna. A questo ha pensato un gruppo di ricercatori internazionale coordinato dall’Istituto dei sistemi complessi (Isc-Cnr) e dall’Istituto per i processi fisico chimici (Ipcf-Cnr) del Consiglio Nazionale delle Ricerche. Per raggiungere questo importante obiettivo il team ha sfruttato un fenomeno fisico noto come localizzazione di Anderson, in base al quale la normale diffusione delle onde è inibita dalla presenza di un forte disordine, che le “spinge” e le “confina” in una zona abbastanza limitata.

Nel momento in cui ciò accade, avviene che un fascio di luce, o un laser, può essere infatti localizzato e intrappolato formando punti estremamente luminosi e concentrati, di conseguenza una fibra ottica che si basi su questo principio, può aumentare enormemente la sua potenza.

I risultati di questo complesso studio sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications, grazie alla congiuta collaborazione tra i ricercatori del Cnr, l’Istituto Italiano di Tecnologia, il Dipartimento di Fisica della Sapienza e l’Università del Wisconsin.

Marco Leonetti, membro del laboratorio di Fotonica dell’Istituto dei sistemi complessi Cnr presso il Dipartimento di Fisica della Sapienza ha spiegato: “Abbiamo sviluppato un nuovo tipo di fibra che può trasportare in principio più informazione rispetto alle fibre ottiche convenzionali, la fibra è formata da tubi di un materiale simile alla comune plastica disposti in maniera disordinata, come una manciata di fiammiferi o di spaghetti all’interno di una scatola”.

Dunque, secondo il fenomeno della localizzazione di Anderson, l’interno disordinato della fibra fa sì che il raggio di luce venga bloccato in spazi piccolissimi, dove rimane intrappolato. Quando si manifesta questo fenomeno, i ricercatori, grazie a un modulatore di luce spaziale, riescono a concentrare la luce e a controllare la forma del fascio luminoso. grazie alla combinazione della focalizzazione, ottenuta attraverso la localizzazione di Anderson e l’uso del modulatore sarà possibile fabbricare una nuova generazione di fibre per tecnologie altamente sofisticate, con possibili applicazioni nel campo della chirurgia laser e nelle telecomunicazioni.

Claudio Conti, direttore dell’Istituto dei sistemi complessi del Cnr afferma chiaramente: “In chirurgia, si può utilizzare una fibra ottica per trasportare un fascio laser e realizzare tagli molto precisi, uniti a un effetto coagulante. Il taglio è tanto più preciso, quanto più la luce è focalizzata, e le nuove fibre potrebbero migliorare la precisione di questo bisturi laser. Nel campo delle telecomunicazioni le fibre consentirebbero di trasmettere più segnali nella stessa linea di trasmissione utilizzando i diversi canali spaziali creati al loro interno dalla forma disordinata”.

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