Il team internazionale di ricercatori della Technical University of Denmark (DTU) e della Chalmers University of Technology di Göteborg, in Svezia, utilizzando solo un singolo laser e un singolo chip ottico, ha raggiunto velocità di trasmissione dati vertiginose, sono i primi al mondo a trasmettere più di 1 petabit il secondo (Pbit/s), corrisponde al doppio del traffico Internet globale totale.
La sorgente luminosa è un chip ottico progettato su misura, può utilizzare la luce di un singolo laser a infrarossi per creare uno spettro arcobaleno di molti colori, cioè molte frequenze. Pertanto, l’unica frequenza (colore) di un singolo laser può essere moltiplicata in centinaia di frequenze (colori) in un singolo chip.
Tutti i colori sono fissati a una distanza di frequenza specifica l’uno dall’altro (proprio come i denti su un pettine) motivo per cui è chiamato pettine di frequenza. Ciascun colore (o frequenza) può quindi essere isolato e utilizzato per stampare i dati. Le frequenze possono quindi essere riassemblate e inviate su una fibra ottica, trasmettendo così i dati, anche un enorme volume di dati, come hanno scoperto i ricercatori.
Un singolo laser può sostituirne migliaia
La dimostrazione sperimentale pubblicata nella rivista Nature Photonics ha mostrato che un singolo chip potrebbe facilmente trasportare 1,8 Pbit/s, che, con attuali apparecchiature commerciali all’avanguardia, richiederebbero altrimenti più di 1.000 laser.
Victor Torres Company, professore alla Chalmers University of Technology, capo del team di ricerca che ha sviluppato e prodotto il chip, ha affermato:
«La particolarità di questo chip è che produce un pettine di frequenza con caratteristiche ideali per le comunicazioni in fibra ottica, ha un’elevata potenza ottica e copre un’ampia larghezza di banda all’interno della regione spettrale che è interessante per le comunicazioni ottiche avanzate. Il chip non è stato ottimizzato per questa particolare applicazione, in effetti, alcuni dei parametri caratteristici sono stati raggiunti per caso e non per progettazione. Tuttavia, con gli sforzi del mio team, ora siamo in grado di decodificare il processo e ottenere micropettini ad alta riproducibilità per applicazioni target nelle telecomunicazioni».
Enorme potenziale di scalabilità
I ricercatori inoltre hanno creato un modello computazionale per esaminare teoricamente il potenziale fondamentale per la trasmissione dei dati con un singolo chip identico a quello utilizzato nell’esperimento. I calcoli hanno mostrato un enorme potenziale di scalabilità.
Leif Katsuo Oxenløwe capo del Centro di eccellenza per la fotonica del silicio per le comunicazioni ottiche (SPOC) presso il Technical University of Denmark (DTU), ha affermato:
«I nostri calcoli mostrano che, con il singolo chip realizzato dalla Chalmers University of Technology e un singolo laser, saremo in grado di trasmettere fino a 100 Pbit/s. Il motivo è che la nostra soluzione è scalabile, sia in termini di creazione di molte frequenze, sia in termini di suddivisione del pettine di frequenze in molte copie spaziali, per poi amplificarle otticamente e utilizzarle come sorgenti parallele con cui trasmettere i dati. Le copie del pettine anche se devono essere amplificate, non perdiamo le qualità del pettine, che utilizziamo per una trasmissione dei dati efficiente dal punto di vista spettrale».
Riduce il consumo energetico di Internet
La soluzione dei ricercatori è di buon auspicio per il futuro consumo energetico di Internet. Leif Katsuo Oxenløwe ha detto:
«In altre parole, la nostra soluzione offre la possibilità di sostituire centinaia di migliaia di laser situati negli hub e nei centri dati di Internet, che consumano energia e generano calore».
I ricercatori anche se nella loro dimostrazione hanno infranto la barriera del petabit per una singola sorgente laser e un singolo chip, c’è ancora del lavoro di sviluppo prima che la soluzione possa essere implementata nei nostri attuali sistemi di comunicazione.
Leif Katsuo Oxenløwe ha affermato:
«In tutto il mondo si sta lavorando per integrare la sorgente laser nel chip ottico, anche noi stiamo lavorando su questo. Più componenti riusciamo a integrare nel chip, più efficiente sarà l’intero trasmettitore, ad esempio, il laser, il chip per la creazione di combinazioni, i modulatori di dati e tutti gli elementi di amplificazione. Sarà un trasmettitore ottico di segnali di dati estremamente efficiente».
