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84 I QUADERNI DI TELÈMA Come esempio di applicazione che sfrutta l’ingegnerizzazione tramite polarizzazione elettrica (poling) riportiamo un modulatore elettroottico integrato dove l’interazione tra l’onda ottica e la micro-onda modulante avviene, all’interno del LN, in due regioni successive con struttura ferroelettrica invertita (o domini invertiti) una rispetto all’altra. In tale configurazione, nell’ipotesi in cui la banda del modulatore sia limitata dalle perdite della linea a microonde, ossia in condizioni di uguaglianza degli indici di rifrazione per le frequenza ottiche e per la linea a microonde (phase velocity matching), la presenza della regione finale con i domini invertiti rispetto a quella iniziale ha un effetto di equalizzazione delle variazioni di fase indotte sull’onda ottica dalle basse e dalle alte frequen- La conversione tutta ottica di frequenza Come è stato descritto in un precedente articolo, la spostamento nel dominio della frequenza, a livello tutto ottico, di un segnale sarebbe un requisito fondamentale per le future reti di telecomunicazione. Basti pensare ad esempio all’importanza di poter allocare i canali nella trasmissione WDM secondo criteri di occupazione che possono cambiare da un collegamento ad un altro. Attualmente sono stati sperimentati diversi dispositivi che permettono la realizzazione di questo processo tutto a livello ottico. Nell’ambito del progetto Europeo IST A- TLAS (2000-2002) sono stati studiati e sperimentati ben quattro diversi tipi di convertitori di frequenza ottici e basati sui seguenti dispositivi: guida d’onda in Niobato di Litio (LN), amplificatore a semiconduttore (SOA), amplificatore Multi Quantum Well (MQW) e fibra ottica con dispersione spostata (DS). Tutti questi dispositivi hanno mostrato delle eccellenti prestazioni e molte informazioni possono essere trovate nel sito (www.fub.it/atlas). In particolare è stato dimostrato che inserendo in questi dispositivi un canale che trasportava della informazione anche ad altissima capacità (40 Gb/s) era possibile cambiare la frequenza ottica del segnale, anche in un intervallo molto ampio di frequenze (decine di nanometri) senza produrre sul segnale di uscita delle apprezzabili distorsioni. In particolare i dispositi- ze modulanti. Più precisamente, l’effetto della regione con i domini invertiti agisce selettivamente solo alle basse frequenze modulanti; l’ottimizzazione del rapporto della sua lunghezza con quella complessiva della linea modulante permette dunque un appiattimento della risposta in frequenza del dispositivo come mostrato in figura. In questo modo è possibile realizzare modulatori con un rapporto banda/tensione di pilotaggio superiore anche del 30% rispetto a quello di un modulatore che presenta una linea standard senza inversione dei domini. Federico Lucchi Valerio Pruneti Avanex Corporation – Sede Secondaria, San Donato Milanese (MI) vi che hanno mostrato le migliori prestazioni sono quelli al Niobato di Litio e quelli con amplificatori a semiconduttore. Per mostrare le potenzialità del processo di conversione, la guida in LN è stata utilizzata in un esperimento di trasmissione di più canali a 40 Gb/s in un collegamento in fibra ottica tra Roma e Pomezia. Per dimostrare la potenzialità su collegamenti anche molto lunghi le fibre contenute nel cavo sono state connesse in modo da emulare un collegamento complessivo di 500 km. Tramite questo convertitore si è cambiata la frequenza di un canale dopo un primo percorso lungo 300 km e si sono misurate le prestazioni di questo segnale dopo la sua propagazione per altri 200 km. I risultati hanno mostrato che non erano presenti apprezzabili deterioramenti del segnale dopo la conversione di frequenza anche in presenza di una lunga propagazione. Questi risultati sono molto incoraggianti e ci permettono di affermare che la conversione ottica di frequenza è ormai un processo su cui le future reti di telecomunicazione possono contare. Paola Griggio Università di Padova Alessandro Schiffini Pirelli LABS Iquadernidi Sergio Cascelli ISCTI
I Fotorifrattivi Idispositivi ottici illustrati sino ad ora, anche se presentano delle prestazioni eccellenti, hanno una limitazione che consiste nell’assoluta mancanza di flessibilità dei circuiti basati sulle varie strutture fino ad ora riportate. Se da una parte, infatti, la tecnologia e i processi di ingegnerizzazione ad essi collegati sono ormai maturi e quindi poco costosi, dall’altra si manifesta una impossibilità di adattare e modificare, a seconda delle esigenze del momento, la struttura interna guidante una volta che questa sia stata impressa sul wafer. Il traguardo da raggiungere quindi, parallelamente al continuo raffinamento delle tecniche sin qui menzionate, è quello di ottenere un dispositivo completamente riconfigurabile a livello ottico. La flessibilità, in questo caso, sarebbe totale potendosi utilizzare lo stesso mezzo ospite per ottenere diverse tipologie di dispositivi fotonici semplicemente cancellando i pre-esistenti circuiti ottici interni e scrivendone altri completamente diversi ma adatti alle sopraggiunte necessità. In questo panorama, tra la moltitudine di possibili attori, si collocano i solitoni spaziali fotorifrattivi. Ma cos’è un solitone spaziale e come funziona l’effetto fotorifrattivo? Quando un fascio di luce si propaga nello spazio tende, a causa dell’effetto noto come diffrazione, ad allargarsi lungo il suo cammino e tale effetto è tanto più evidente quanto più le dimensioni del fascio risultano piccole. Questo effetto sembrerebbe insormontabile da superare se non si facesse uso della forte non linearità presente, sotto certe condizioni, in particolari cristalli. Quando la lu- novembre 2003 le nuove tecnologie fotoniche ce si propaga in questi mezzi è in grado, ionizzando le impurità presenti al loro interno, di promuovere delle transizioni dai siti donori, presenti in opportune concentrazioni, alla banda di conduzione. Gli elettroni tenderanno così a muoversi, per effetto della diffusione e del drift, e a ricombinarsi dando luogo ad un così detto campo interno di carica spaziale. Il suddetto campo è in grado di modulare l’indice di rifrazione del mezzo in maniera non trascurabile generando un cammino (pattern) focalizzante. Il bilanciamento, quindi, tra la naturale diffrazione e l’auto focalizzazione del fascio da origine ad un’onda solitonica, ad una guida ottica letteralmente “scritta” dentro il cristallo. I fattori in gioco che permettono di raggiungere questo risultato sono quindi da ricercarsi nella presenza di un fascio ottico con una opportuna intensità e lunghezza d’onda (tipicamente nella regione del visibile), in grado cioè di promuovere elettroni in banda di conduzione, un voltaggio statico applicato, atto a pesare opportunamente il campo elettrico interno indotto dalla separazione delle cariche, ed una temperatura adeguata, per ottenere la più alta risposta possibile dal mezzo. Il concetto importante da tenere presente, in questo tipo di fenomenologia, è che spegnendo il nostro segnale in fase di scrittura, ovvero togliendo la nostra penna dal foglio, la guida, così come un testo appena scritto, continua a rimanere li dove l’abbiamo impressa; questo perché una volta separate, le cariche rimangono in questa loro nuova posizione a meno che non vengano illuminate con una sorgente luminosa la cui lunghezza d’onda sia in grado di promuovere nuove Particolare del cristallo fotorifrattivo utilizzato presso i laboratori Fondazione Ugo Bordoni- ISCTI e risultati sperimentali. 85
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