Cristalli fotonici per il routing dei segnali

I laboratori BASF, in collaborazione con diverse aziende e con la Tecnhnical University di Danimerca e l'Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications di Bretagna, hanno dato vita al progetto NewTon, per metà finanziato dall'Unione Europea, che si prefigge lo scopo di rendere ancora più veloci le comunicazioni su fibra ottica, risolvendo il fisiologico problema del routing dei segnali nei nodi della rete.

Le tecnologie di trasmissione in fibra ottica sono spesso preferite ai tradizionali sistemi di comunicazione su rame nel caso di applicazioni in ambienti e situazioni critici. La fibra ottica, infatti, è di fatto immune a interferenze elettromagnetiche, contiene i problemi logistici (minore peso ed ingombro, minori costi) ed è, in genere, più performante dei sistemi di trasmissione in rame.

Come anticipato, uno dei meno trascurabili colli di bottiglia fisiologici di questa tecnologia è rappresentato dai dispositivi di routing nei nodi di rete, dove le connessioni sono effettuate tramite le normali tecnologie su rame dal momemnto che non è possibile, attualmente, disporre di processori di routing completamente basati su tecnologia ottica. E' proprio su questo aspetto che BASF sta focalizzando le proprie attenzioni, con lo sviluppo di un particolare cristallo fotonico in grado di riflettere solo la radiazione di una specifica lunghezza d'onda della luce bianca in relazione all'angolo di incidenza.

Reinhold J. Leyrer, responsabile del progetto presso BASF, ha dichiarato: "Un cristallo fotonico tridimensionale può rappresentare il componente chiave per un semiconduttore ottico di dimensioni compatte o addirittura per un processore di routing completamente di tipo ottico. La conversione dei segnali ottici in segnali elettrici non sarà più necessaria".

Il problema è, appunto, la realizzazione di un cristallo fotonico adatto a questo tipo di impiego. Secondo quanto si apprende la produzione di questo cristallo sarà basata sulla polimerizzazione in emulsione, una tecnica che pare essere egregiamente padroneggiata da BASF. Particelle sferiche di polimeri, delle dimensioni di circa 200 nanometri, sono disperse nell'acqua e quando il liquido viene fatto evaporare le particelle possono aggregarsi in una struttura regolare a reticolo, dando luogo ad un cristallo.

L'obiettivo, attualmente, è quello di "ingrassare" le particelle di polimeri presenti nella dispersione per portarli ad una dimensione di 1000 nanometri, in modo tale che tutte abbiano lo stesso esatto diametro. Sempre la tecnica della polimerizzazione in emulsione permette di aggiungere a queste sfere polimeriche delle sovrastrutture di circa 20 nanometri. Lo scopo è quello di sviluppare un cristallo stabile, tridimensionale, dal maggiore volume possibile con difetti ben specifici, introdotti grazie alle sovrastrutture inserite nella fase di polimerizzazione.

Questa particolare struttura assumerebbe la funzione di uno stampo: gli spazi presenti tra i polimeri del reticolo cristallino verrebbero riempiti con silicio. Le macromolecole sarebbero poi rimosse con un processo ad elevata temperatura, in pratica 'bruciandole'. Ne risulta una struttura stabile che è di fatto l'immagine speculare del cristallo originario: questo particolare elemento diventerebbe il componente di base per un processore di routing di tipo ottico. Il cristallo, infatti, diventa di fatto un fotoconduttore in grado di poter controllare la propagazione della luce, ovvero di poter instradare determinate lunghezze d'onda della radiazione dove è necessario che vengano direzionate.

L'impiego di un cristallo fotonico di questo tipo rappresenterebbe un interessante passo avanti per i produttori di componenti per telecomunicazioni: i cristalli sono infatti di dimensioni più piccole rispetto ai componenti elettronici tradizionali e danno quindi modo di poter realizzare dispositivi più compatti e con un costo di produzione inferiore, incrementando comunque le prestazioni offerte. Si ripresenterebbero inoltre i vantaggi tipici della trasmissione ottica: maggiore resistenza e una pressoché completa immunità alle interferenze elettromagnetiche. Il progetto NewTon, in conclusione, vuole raggiungere l'obiettivo di permettere la realizzazione di un sistema di trasmissione interamente basato su tecnologia ottica.

Fonte: Sciencedaily