Nel campo delle trasmissioni via cavo l’avvento delle fibre ottiche ha rappresentato un salto tecnologico epocale, permettendo di sfruttare la luce per trasferire enormi quantità di dati, e oggi esse costituiscono l’infrastruttura di base della rete Internet e dei sistemi di telecomunicazione globale.
Anche per le comunicazioni wireless ci si aspetta che i collegamenti ottici possano rappresentare presto la nuova frontiera. Analogamente a quanto avviene nelle fibre ottiche, infatti, anche nello spazio libero attraverso il quale transitano le comunicazioni wireless, la luce può viaggiare sotto forma di fasci aventi forme diverse, detti “modi”, e ciascuno di questi modi può trasportare un flusso di informazione. Generare, manipolare e ricevere più modi significa quindi trasmettere più informazione. Il problema è che lo spazio libero è per la luce un ambiente molto più ostile, variabile e imprevedibile di una fibra ottica. Ostacoli, agenti atmosferici o, più semplicemente, il vento incontrato lungo il percorso possono modificare la forma dei fasci di luce, mescolarli e renderli a prima vista irriconoscibili e inutilizzabili.
Uno studio del Politecnico di Milano, condotto dal Prof. Francesco Morichetti e dal Prof. Andrea Melloni del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria insieme a ricercatori dell’Università di Stanford, della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e dell’Università di Glasgow e pubblicato dalla prestigiosa rivista Light: Science & Applications, ha trovato il modo di separare e distinguere fasci ottici anche se sono sovrapposti e se la forma con cui arrivano a destinazione è drasticamente cambiata e ignota.
Tutto ciò grazie a un processore fotonico programmabile realizzato su un chip di silicio di soli 5 mm2, in grado di ricevere tutti i fasci ottici attraverso una moltitudine di microscopiche antenne ottiche, di manipolarli attraverso una rete di interferometri e di separarli su fibre ottiche distinte, eliminando l’interferenza mutua. Questo dispositivo permette di gestire quantità di informazione di oltre 5000 GHz, almeno 100 volte maggiore degli attuali sistemi wireless ad alta capacità.
L’attività di ricerca è stata sviluppata nell’ambito dal progetto europeo Horizon2020 Superpixels, che mira alla realizzazione di sistemi di sensoristica e imaging di nuova generazione sfruttando la manipolazione su chip di segnali luminosi.