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Il grafene accelera gli interruttori ottici di 100 volte

05.08.2013

Gli scienziati delle università di Bath ed Exeter nel Regno Unito hanno escogitato un modo per aumentare di 100 volte la velocità degli interruttori ottici utilizzati nelle apparecchiature di telecomunicazione. L'articolo scientifico corrispondente è stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters.

"Ogni giorno, enormi quantità di informazioni passano attraverso fibre ottiche, fotorilevatori e laser. I segnali inviati nelle lunghezze d'onda dell'infrarosso passano attraverso interruttori ottici che li convertono in una sequenza di impulsi luminosi", affermano gli scienziati nel lavoro.

L'essenza dell'invenzione è l'uso del grafene nella progettazione di un interruttore ottico invece di un semiconduttore convenzionale. Il grafene è un reticolo di atomi di carbonio spesso uno strato.

"Grazie alla sua elevata resistenza, flessibilità e conducibilità, leggerezza e basso prezzo, il grafene è uno dei materiali più promettenti. E ora vediamo che consente di raggiungere nuove frontiere nel mercato delle telecomunicazioni", commentano gli scienziati.

"Più impariamo sul grafene, più nuove proprietà sorprendenti scopriamo in esso", afferma Simon Bending, co-leader del Graphene Research Center presso l'Università di Bath. "Durante la nostra ricerca, abbiamo visto che questo materiale ha caratteristiche ottiche uniche caratteristiche che aprono nuove possibilità.

Il grafene è stato precedentemente proposto per l'uso nelle apparecchiature di telecomunicazione. Nel marzo di quest'anno, gli scienziati del Georgia Institute of Technology, USA, hanno sviluppato un'antenna al grafene che consentiva la trasmissione di dati a una velocità di 1 Tbps.

Un altro esempio è il lavoro congiunto dei premi Nobel Andrey Geim e Konstantin Novoselov, che due anni fa hanno sviluppato un metodo per aumentare di un fattore 20 la velocità di trasmissione dei dati sulle reti in fibra ottica. Il loro lavoro si basava anche sul grafene scoperto da loro in precedenza.

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I ricercatori dell'Università di Rochester stanno definendo un nuovo standard per gli impulsi laser ultraveloci su una gamma più ampia di lunghezze d'onda rispetto alle sorgenti laser tradizionali.

Il nuovo dispositivo, chiamato "risuonatore soliton Kerr con impulsi allungati", migliora le prestazioni degli impulsi laser ultraveloci. Il lavoro degli scienziati ha risultati importanti per una serie di applicazioni ingegneristiche e biomediche, tra cui spettroscopia, sintesi di frequenza, distanza, generazione di impulsi e altro.

Il dispositivo crea un impulso laser ultraveloce - dell'ordine di femtosecondi, o un quadrilionesimo di secondo - che si libera dai limiti fisici endemici delle sorgenti di luce laser - ciò che gli scienziati del laser chiamano amplificazione laser - e dai limiti delle lunghezze d'onda della sorgente.

Il laboratorio ha superato il problema della lunghezza dell'impulso in altre versioni di risonatori Kerr scoprendo un nuovo solitone, un breve burst o un inviluppo d'onda localizzato, che mantiene la sua forma mentre si propaga a velocità costante.

Gli impulsi sono caratterizzati da un'ampia larghezza di banda spettrale e da una durata dell'impulso compressa di 210 femtosecondi, che è la durata dell'impulso più breve osservata fino ad oggi nei risonatori Kerr in fibra.

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