Cristalli fotonici per il routing dei segnali

Cristalli fotonici per il routing dei segnali

I laboratori BASF sono al lavoro per sviluppare un particolare tipo di cristallo fotonico in grado di essere impiegato per la realizzazione di processori di routing

di Andrea Bai pubblicata il , alle 14:20 nel canale Mercato
 

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

15 Commenti
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axias4123 Novembre 2007, 14:45 #1
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


Non si parla di ruoting di pacchetti
Wonder23 Novembre 2007, 14:59 #2
Non si parla di ruoting di pacchetti

Il titolo, a corpo 24 cita: "...routing dei segnali"

Non lo avevi visto, confessa
Fx23 Novembre 2007, 15:25 #3
quello che sta dicendo è che la capacità di instradare certe lunghezze d'onda piuttosto che altre non lo fa funzionare come un transistor, e conseguentemente da quel che c'è scritto sembra funzioni semplicemente come funzionerebbe un prisma con dei filtri

probabilmente mancano dei pezzi
alegallo23 Novembre 2007, 15:39 #4
Cristalli fotonici ... maglio perforante ... Miva, lanciami i componenti!

Scusate, non ho potuto resistere
Baran23 Novembre 2007, 15:39 #5
E' una tecnologia che permette di instradare un segale luminoso di una certa lunghezza d'onda su un canale piuttosto che su di un altro.
L'obiettivo e' creare un sistema di comunicazione ottica che permetta l'instradamento dei segnali senza la necessita' di convertirli, analizzarli , riconvertirli in ottico.

facciamo un esempio piu pratico.

ho 3 device che devono comunicare tra di loro con sistema ottico.
ad ognuna viene associata una certa lunghezza d'onda.

i trasmettitori di queste device sono in grado di mandare segnali ottici su una certa lunghezza d'onda.

Quando A vuole palare con B mandera' segnali sulla frequenza ottica di B.
Lo "switch" ottico permette di canalizzare i "messaggi" ottici su quella frequenza a B senza la necessita' di convertirlo.

un po come fa ora uno switch con gli IP.
TheAlchemist23 Novembre 2007, 15:48 #6
Quest'estate ho letto un bel libricino sui cristalli fotonici. Secondo me ci aiuteranno molto in futuro
DoubleZero23 Novembre 2007, 17:29 #7

instradamento in IPV6

scusate ragazzi, ma se è vero quello che stanno facendo, l'instradamento diverrebbe davvero pazzesco, infatti nell'ipv6 con una gestione del routing di tipo label based forwarding, che è simile al next op based, si può implementare anche una gestione chiamata lambda based che instrada il "pacchetto" in base alla lunghezza d'onda che arriva dalla sorgente. Il resto fate voi, con quattro tabelle con source->next hop riuscirei a commutare alla velocità della luce. E tanto per ricordarvi tutte le dorsali ad alta velocità implementano già questo tipo di forwarding, che è di per se lo stato dell'arte attualmente, ovviamente non ancora con i cristalli ne lambda-based, però le fibre a tutti i nodi ci sono già, per il resto basta "cambiare il colore" del pacchetto, COOL...
-DoppioZero-
demon7723 Novembre 2007, 17:48 #8
vado matto per queste pillole di scienza&tecnologia di avanguardia!!
Necromachine23 Novembre 2007, 18:04 #9
Già oggi esistono e vengono utilizzati degli specie di "commutatori di circuito" basati su prismi per instradare segnali ottici, ovviamente non siamo ancora ad un istradamento a livello di pacchetto, che è qeullo che consentirebbe davvero ad una rete ottica di essere efficiente e flessibile al massimo.

Attualmente sono pronte anche le tecniche per utilizzare fibre ottiche a velocità maggiori delle attuali (si parla di 40Gb/s su singola fibra, attualmente dovremmo essere sui 10, e sono già in sperimentazione future velocità maggiori), ma appunto c'è l'elettronica che ci limita, non essendo praticamente possibile gestire simili frequenze nel dominio elettrico.

Quello che manca è una corrispettiva controparte ottica di unità logiche di calcolo e soprattutto memorie per poter bufferizzare i pacchetti, e qui siamo ancora in pieno ambito di ricerca. I microcristalli sono una delle tenciche più promettenti infatti. Oltre a questi ricercatori, ricordo che anche la intel sta conducendo ricerche interessanti nel campo ottico, c'era anche un articolo su HWU qualche tempo fa.
scorpionkkk23 Novembre 2007, 18:54 #10
Originariamente inviato da: Necromachine
Già oggi esistono e vengono utilizzati degli specie di "commutatori di circuito" basati su prismi per instradare segnali ottici, ovviamente non siamo ancora ad un istradamento a livello di pacchetto, che è qeullo che consentirebbe davvero ad una rete ottica di essere efficiente e flessibile al massimo.

Attualmente sono pronte anche le tecniche per utilizzare fibre ottiche a velocità maggiori delle attuali (si parla di 40Gb/s su singola fibra, attualmente dovremmo essere sui 10, e sono già in sperimentazione future velocità maggiori), ma appunto c'è l'elettronica che ci limita, non essendo praticamente possibile gestire simili frequenze nel dominio elettrico.

Quello che manca è una corrispettiva controparte ottica di unità logiche di calcolo e soprattutto memorie per poter bufferizzare i pacchetti, e qui siamo ancora in pieno ambito di ricerca. I microcristalli sono una delle tenciche più promettenti infatti. Oltre a questi ricercatori, ricordo che anche la intel sta conducendo ricerche interessanti nel campo ottico, c'era anche un articolo su HWU qualche tempo fa.


Siamo già a 40Gb/s per ogni singola portante ottica (protocollo OC-768) utilizzando tecniche DWDM.. adesso esistono switch che lavorano nel dominio ottico anche a livello commerciale. A livello di ricerca fino a 2 anni fa si utilizzavano le tecniche "vetro su silicio" con cristalli liquidi e già a Roma e a Trento si cominciavano ad integrare direttamente su silicio mentre la Intel prendeva la strada relativa alle sorgenti laser integrate. Adesso le tecnologie integrate per gli switch si stanno diversificando grandemente sempre e comunque nel dominio ottico e senza elettronica, dai "vecchi" MEMS , ai termoottici o acustoottici di ogni tipo, ai commutatori integrati su silicio e nitruro di silicio che rappresentano l'odierna scommessa.
Mi pare che ci siano già configurazioni integrate Mach-Zehnder a 2 vie e inoltre mi pare che adesso abbiano costruito anche qualche ring integrato

Tra l'altro esistono già multiplexer e demultiplexer ottici il cui unico problema è la perdita di segnale in ingresso. Avendo a disposizione sorgenti multiple integrate decenti il gioco è fatto ma ho qualche dubbio che si possa generare una potenza decente a tutt'oggi, viste anche le perdite di segnale che bisogna affrontare.

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