La luce per internet wireless ad alta velocità

La trasmissione di dati tramite la luce, ma senza le fibre ottiche, è già possibile con le tecnologie FSO. Recenti ricerche si stanno tuttavia orientando verso nanostrutture ottiche basate sulla plasmonica.

La luce visibile e infrarossa può trasportare più dati delle onde radio ed è sempre stata confinata in un cavo in fibra ottica. Da tempo sono però disponibili soluzioni FSO, Free Space Optics, che non richiedono fibre ottiche come medium trasmissivo.

La tecnologia FSO si basa in sintesi su un trasmettitore e un ricevitore che utilizzano una sorgente ottica, con una lente per TX/RX della luce attraverso l’aria. In ricezione, il segnale luminoso viene trasferito su fibra ottica. Attualmente le aziende che producono sistemi per connettività FSO garantiscono la trasmissione di voce, dati e video con larghezze di banda fino a 1,25 Gbps, valore interessante ma non competitivo con il wireless più recente, e molto inferiore alle potenzialità teoriche.

Un aiuto dalla plasmonica

Con l’obiettivo di arrivare a un sistema di comunicazione nello spazio libero per internet wireless ad alta velocità senza l’uso di fibre ottiche, i ricercatori della Duke Universityin North Carolina, hanno ideato una soluzione basata su antenne plasmoniche.

La plasmonica, una disciplina della nanoottica, studia l’interazione tra la luce visibile e la materia nanostrutturata. Si è visto che nanoparticelle di metalli nobili mostrano una risposta risonante all’illuminazione con luce visibile, grazie alle oscillazioni collettive del plasma di elettroni (plasmoni), e l’energia di tali risonanze può essere controllata variando la geometria delle singole nanoparticelle o il loro accoppiamento. Per la peculiarità della loro interazione con la radiazione elettromagnetica, le nanoparticelle plasmoniche sono anche denominate nanoantenne per luce visibile, in sostanza una versione ridotta di un’antenna per onde radio. Gli scienziati hanno dimostrato che le proprietà di velocità ed efficienza già note per minuscole antenne plasmoniche a unità singola possono essere raggiunte anche su dispositivi più grandi, cosa finora non possibile in quanto aumentando le dimensioni di un ricevitore ottico la velocità diminuisce, da cui la realizzabilità di una base per una rete internet ottica ad alta velocità. Il nuovo dispositivo plasmonico di più ampia area prevede nanocubi d’argento larghi appena 60 nanometri, distanziati tra loro di circa 200 nanometri a copertura del 17% della superficie del dispositivo, con sviluppo in altezza di soli 7 nanometri rispetto a una base costituita da uno strato d’argento. In questa complessa struttura, i nanocubi interagiscono con la base d’argento migliorando le capacità fotoniche del colorante fluorescente, determinando un aumento consistente della fluorescenza complessiva e della velocità di emissione.