Un team di ricercatori guidato da Francesco Poletti ha sviluppato una nuova fibra ottica a nucleo d’aria che segna un traguardo storico: una perdita di segnale inferiore a 0,1 dB/km, la più bassa mai registrata. Questo risultato, presentato su Nature Photonics, promette di rivoluzionare le telecomunicazioni globali, aumentando del 45% la velocità di trasmissione e consentendo collegamenti più lunghi ed efficienti. Per oltre quarant’anni, le fibre ottiche in silice hanno rappresentato lo standard per le telecomunicazioni, garantendo attenuazioni minime intorno a 0,14 dB/km.
Questo valore, raggiunto e ottimizzato dagli anni ’80 in poi, ha costituito però una barriera tecnologica apparentemente insuperabile. Oltre tali limiti, i segnali luminosi si indeboliscono rapidamente, costringendo all’uso frequente di amplificatori ottici lungo i cavi, specialmente nei collegamenti intercontinentali terrestri e sottomarini. Nonostante gli straordinari progressi che hanno reso possibile l’era di Internet, la natura stessa del vetro ha posto un vincolo: lo scattering e l’assorbimento intrinseci della silice impediscono di ridurre ulteriormente le perdite.
La svolta: guidare la luce nell’aria
La nuova fibra realizzata dal gruppo di ricerca anglo-europeo sfrutta un principio radicalmente diverso: invece di un nucleo solido in vetro, la luce viaggia attraverso un nucleo cavo d’aria, confinato da una struttura microingegnerizzata di sottili anelli di silice. Questa architettura, nota come double nested antiresonant nodeless hollow core fibre (DNANF), minimizza le interazioni tra luce e materiale, riducendo drasticamente l’attenuazione.
Nei test di laboratorio, la fibra ha mostrato una perdita di appena 0,091 dB/km a 1.550 nm, una lunghezza d’onda standard per le telecomunicazioni. Si tratta di un valore inferiore del 35% rispetto al record precedente delle fibre in silice.
Prestazioni senza precedenti
Oltre al record assoluto di attenuazione, la fibra a nucleo d’aria presenta altri vantaggi determinanti:
- Finestra di trasmissione più ampia: fino a 66 THz di banda con attenuazione sotto i 0,2 dB/km, oltre due volte e mezzo quella delle fibre convenzionali.
- Trasmissione più veloce: la luce viaggia con una velocità superiore del 45% rispetto alle fibre di vetro, grazie alla minore interazione con il materiale.
- Maggiore distanza senza amplificazione: i segnali possono propagarsi circa il 50% più lontano prima di richiedere un potenziamento.
- Riduzione della dispersione cromatica: sette volte inferiore rispetto alle fibre tradizionali, con ricadute positive sull’efficienza energetica e la semplicità dei sistemi di elaborazione.
Verso applicazioni globali
I ricercatori sottolineano che ulteriori miglioramenti sono possibili: aumentando il diametro del nucleo d’aria, le perdite teoriche potrebbero ridursi fino a 0,01 dB/km. Inoltre, la tecnologia è scalabile per diverse lunghezze d’onda, aprendo la possibilità di sfruttare amplificatori ottici più ampi e meno costosi di quelli oggi utilizzati, ampliando così il ventaglio delle frequenze disponibili per la trasmissione.
Questa innovazione non è soltanto un passo avanti incrementale, ma un cambio di paradigma: per la prima volta in quarant’anni una nuova tecnologia supera in prestazioni il vetro, aprendo la strada a un’infrastruttura di telecomunicazioni più veloce, più efficiente e più sostenibile dal punto di vista energetico.
Prospettive future
Le fibre a nucleo cavo potrebbero trasformare non solo i collegamenti a lunga distanza, ma anche i data center e le reti private ad alte prestazioni, come già sperimentato da Microsoft nei propri sistemi. Le implicazioni sono enormi: riduzione dei costi di rete, minore consumo energetico e capacità di sostenere l’esponenziale crescita della domanda di traffico dati nei prossimi decenni.
Secondo Poletti e colleghi, “questo risultato rappresenta una delle più grandi innovazioni nel campo delle fibre ottiche degli ultimi quarant’anni” con il potenziale di inaugurare una nuova era per Internet globale.
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