Reti ottiche complesse con guadagno: un nuovo concetto di laser


In uno studio recentemente pubblicato su “Physical Review Letters”, ricercatori dell’Istituto dei sistemi complessi (Isc) e dell’Istituto di fisica applicata (Ifac) “Nello Carrara” di Sesto Fiorentino (Firenze), hanno dimostrato le proprietà laser di sistemi costituiti da reti ottiche complesse con guadagno.

Le configurazioni analizzate sono realizzate con fibre ottiche, connesse fra loro mediante accoppiatori; in alcuni tratti di fibra sono presenti dei sistemi di amplificazione. Il sistema può essere considerato come una piccola realizzazione di un sistema di comunicazione su fibra ottica, in cui le informazioni sono codificate con luce che viaggia nelle fibre e, per ovviare alla sua dissipazione in tratti molto lunghi, viene amplificata (rigenerata) nei tratti con guadagno. La presenza di questi ultimi è in grado di trasformare tutta la rete considerata in un laser complesso (LANER).

Lo studio dimostra sperimentalmente e descrive teoricamente l’azione laser in alcuni sistemi, dai più semplici ad altri più complicati, ponendo le basi generali di un approccio innovativo al problema. Come aspetto importante, va menzionato che le fluttuazioni della luce emessa hanno permesso di collocare il LANER a metà strada tra i laser standard e i random laser, dove l’azione laser è ottenuta mediante una propagazione in un mezzo disordinato con guadagno: nel caso del LANER, il disordine è legato alle direzioni che la luce può percorrere nei tratti di fibra ed è completamente controllabile. Lo studio può rappresentare un potente strumento concettuale e di laboratorio per lo studio di reti complesse dove la grandezza distribuita, ad esempio la potenza elettrica deve essere rigenerata.

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