Contitolari:

Consiglio Nazionale delle Ricerche 33%

Inventori:

Gianluca Ruffato, Filippo Romanato, Vincenzo Grillo, Enzo Rotunno

Parole chiavi: Sistema comunicazione ottica, multiplazione divisione spaziale, fasci ottici multipolari, sistemi ottica integrata, (de)multiplatore

Numero priorita: IT202000019327

Abstract:

L'invenzione presenta un sistema innovativo di comunicazione ottica basato sulla multiplazione a divisione spaziale per aumentare la capacità di trasmissione dell'attuale rete di comunicazione in spazio libero e fibra ottica, mediante la codifica di canali con stessa frequenza su una nuova varietà di fasci ottici caratterizzati da una struttura di fase multipolare.

Descrizione:

Trattasi di un sistema di comunicazione ottica basato sulla multiplazione a divisione spaziale: include i dispositivi per generare fasci ottici (multiplatore), a livello del trasmettitore, e per separarli a livello del ricevitore (demultiplatore).  Il demultiplatore ottico è configurato per ricevere all'ingresso una sovrapposizione di fasci ottici che trasportano fasi multipolari con differenti strutture di fase e orientazioni, e generare da essi in uscita una costellazione di picchi di intensità distinti, mentre il multiplatore ottico è configurato per ricevere all'ingresso fasci standard distinti e generare da essi una sovrapposizione di fasci collimati in uscita che trasportano fasi multipolari con differenti strutture di fase e orientazioni. L’elemento innovativo è rappresentato dall’implementazione di fasci recanti una fase multipolare e dal relativo sistema di trasformazioni ottiche conformi per generare e rivelare tali famiglie di fasci.
E’ stata effettuata una dimostrazione di funzionamento con componentistica commerciale e la realizzazione di metalenti.
TRL 3

Vantaggi:

• Sistema di comunicazione ottica con fasci privi di singolarità di fase o punti critici;
• Metodo molto più versatile, efficiente e scalabile per la codifica e trasmissione dei canali e la loro ricezione rispetto ad altre tecniche di multiplazione a divisione spaziale, basate ad esempio sull'utilizzo di modi con momento angolare orbitale (OAM);
• Il multiplatore e il demultiplatore richiedono architetture ottiche con meno elementi ottici rispetto ad altre famiglie di fasci, ad es. modi OAM;
• I fasci multipolari offrono più gradi di libertà e quindi possono garantire un maggior numero di canali di trasmissione utilizzabili.

Applicazioni:

• Telecomunicazioni in diversi regimi ottici (luce visibile o infrarosso telecom) e nella banda delle microonde;
• Trasmissione in spazio libero;
• Microscopia elettronica, in particolare per la misura di aberrazioni e fasi di multipolo indotte da multipoli elettrici/magnetici su fasci di elettroni;
• Misura delle aberrazioni ottiche;
• Telecomunicazioni in spazio libero;
• Comunicazioni quantistiche;
• Distribuzione quantistica di chiave (QKD) ad alta dimensionalità;
• Comunicazione su brevi distanze lungo fibre multimodali, ad es. graded-index, utilizzate attualmente nei data center.