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Data documento: 27-07-2016

Ultra-long lasers challenge conventional knowledge about laser technology
Laser ultra lunghi sfidano le conoscenze tradizionali sulla tecnologia laser

The EU-funded ULTRALASER project is proving that lasers can be more than just sources of coherent light.
Il progetto ULTRALASER, finanziato dall’UE, sta dimostrando che i laser possono essere più di semplici fonti di luce coerente.

With the right configuration, they can also serve as a transmission medium – a development that opens the door to an array of new uses.
Con la giusta configurazione, possono essere anche un mezzo di trasmissione – uno sviluppo questo che permetterà una serie di nuovi impieghi.

Thanks in part to advances in material science, technology and underlying physics, today lasers have become ubiquitous devices used across a range of sectors – including fundamental science, manufacturing, engineering, telecommunications and medicine.
Grazie in parte ai progressi della scienza dei materiali, della tecnologia e della fisica che ne sta alla base, i laser di oggi sono diventati dispositivi onnipresenti usati in diversi settori – come la scienza fondamentale, il settore manifatturiero, l’ingegneria, le telecomunicazioni e la medicina.

Continuing along this trajectory of advancement in laser technology, the ULTRALASER project is focusing on the development of ultra-long lasers, or lasers with a cavity formed by a long (up to hundreds of kilometres) span of optical fibre transformed into amplifying medium by the Raman effect.
Continuando su questa traiettoria di progressi nel campo della tecnologia laser, il progetto ULTRALASER si sta concentrando sullo sviluppo di laser ultra-lunghi o laser con una cavità formata da un lungo tratto (fino a centinaia di chilometri) di fibra ottica trasformata in un mezzo di amplificazione dall’effetto Raman.

Ultra-long lasers are challenging the conventional view of lasers as being just sources of coherent light.
I laser ultra lunghi stanno sfidando la visione tradizionale dei laser come semplici fonti di luce coerente.

>>>  According to ULTRALASER researchers, when an ultra-long laser cavity implemented in optical fibre is used, the laser can function not only as a source of coherent light, but also as a transmission medium.
Secondo i ricercatori di ULTRALASER, quando una cavità di laser ultra lungo implementata in fibra ottica viene usata, il laser può funzionare non solo come fonte di luce coerente, ma anche come mezzo di trasmissione.

‘Such an ultra-long resonator, which can have a length scale of several hundreds of kilometres, is not only an exciting new physical system, but could lead to a radical new outlook on the transmission of information and secure communications,’ says the project’s Principal Investigator Sergei Turitsyn.
“Un risonatore ultra lungo di questo tipo, che può avere una lunghezza di diverse centinaia di chilometri, non è solamente un eccitante nuovo sistema fisico, ma potrebbe portare a una prospettiva radicalmente nuova della trasmissione di informazioni e delle comunicazioni sicure,” dice il ricercatore principale del progetto Sergei Turitsyn.

He notes that such lasers with extended resonators and the closely related distributed feedback random fibre laser systems will likely have applications in such fields as telecommunications, spectroscopy, global positioning systems, material processing and bio-medical imaging.
Spiega che questi laser con risonatori estesi e i sistemi laser random a fibra a retroazione distribuita probabilmente avranno applicazioni in settori come telecomunicazioni, spettroscopia, sistemi di posizionamento globale, lavorazione dei materiali e imaging bio-medico.

A new enabling technology
Una nuova tecnologia abilitante

ULTRALASER developed a new architecture comprised of random distributed feedback lasers capable of exploiting multiple Rayleigh scattering (the scattering of light on inhomogeneities in an optical fibre medium).
ULTRALASER ha sviluppato una nuova architettura che comprende laser random a retroazione distribuita in grado di sfruttare la diffusione di Rayleigh (la diffusione di luce su inomogeneità in un mezzo in fibra ottica).

This process, combined with distributed Raman amplification, was used to produce feedback and lasing in long fibre.
Questo processo, associato all’amplificazione distribuita di Raman, è stato usato per produrre retroazione ed emissione di laser in fibra lunga.

‘We believe the amplification technique based on ultra-long fibre lasers could be a new enabling technology for transmission with very long amplification spans,’ notes Turitsyn.
“Crediamo che la tecnica di amplificazione basata su laser a fibra ultra-lunga potrebbe essere una nuova tecnologia abilitante per la trasmissione con portata di amplificazione molto lunga,” osserva Turitsyn.

‘Even more exciting, this ‘quasi-lossless’ fibre medium will likely have interesting applications in all-optical nonlinear data processing.
“Inoltre questo mezzo in fibra “quasi senza perdite” avrà probabilmente applicazioni interessanti nell’elaborazione di dati non lineare completamente ottica”.

According to Turitsyn, this advancement will open up methods for the design of photonic devices based on a mathematical theory of integrable nonlinear systems, with functionalities that cannot be achieved in linear optical devices.
Second Turitsyn, questo progresso permetterà nuovi metodi per la progettazione di dispositivi fotonici basati su una teoria matematica di sistemi non lineari integrabili, con funzionalità che non possono essere raggiunte in dispositivi ottici lineari.

‘This research is directly relevant to increasing capacity of optical communication systems,’ he says.
“Questa ricerca è importante per migliorare la capacità di sistemi di comunicazione ottica,” sostiene.

In addition, the project has explored new architectures of model-locked lasers, including isolator-free cavities and various gain fibres to support generation in the 1 – 2 micron wavelength range.
Inoltre, il progetto ha esplorato nuove architetture di laser mode-locked, come cavità senza isolatori e varie fibre di amplificazione per sostenere la generazione nel range della lunghezza d’onda 1 – 2 micron.

Project researchers also discovered a new mechanism of spontaneous pattern formation in fibre lasers that results from the periodic zig-zag modulation of losses for different spectral components.
I ricercatori del progetto hanno scoperto un nuovo meccanismo di formazione spontanea di pattern nei laser su fibra che è il risultato della modulazione periodica a zig-zag delle perdite per diversi componenti dello spettro.

According to Turitsyn, this discovery is important for creating a new generation of efficient pulsed fibre lasers that are used in various applications.
Secondo Turitsyn, questa scoperta è importante per creare una nuova generazione di laser su fibra a impulsi, che sono usati in varie applicazioni.

‘Our research has led to the development of new measurements and signal processing techniques for characterising partially mode-locked and stochastic generation and uncovering the complex intra-cavity dynamics of radiation with localised structures,’ he says.
“La nostra ricerca ha portato allo sviluppo di nuove misurazioni e tecniche di elaborazione del segnale per caratterizzare la generazione parzialmente mode-locked e stocastica e scoprire le complesse dinamiche interne alla cavità della radiazione con strutture localizzate,” spiega.

‘The project has advanced the science and technology of lasers featuring extended cavity length.’
“Il progetto ha portato avanti la scienza e la tecnologia dei laser con lunghezza della cavità estesa.”

Advancing physics and opening doors
Far progredire la fisica e creare nuove possibilità

Clearly, the ULTRALASER project has made significant contributions to the understanding of the underlying physics of ultra-long fibre lasers and the non-linear physics behind conventional fibre lasers.
È chiaro che il progetto ULTRALASER ha dato un contributo significativo allo studio della fisica alla base dei laser su fibra ultra lunga e della fisica non lineare alla base dei tradizionali laser su fibra.

‘We have developed new engineering technologies and explored emerging research and technology applications,’ explains Turitsyn.
“Abbiamo sviluppato nuove tecnologie di ingegneria e abbiamo esaminato la ricerca emergente e le applicazioni della tecnologia,” spiega Turitsyn.

‘Overall, the project advanced the physics underlying the operation of fibre lasers and has revealed new opportunities and directions in high-speed fibre communications, secure communications and laser physics – among other scientific and technology-related fields.’
“In generale il progetto ha fatto progredire la fisica che sta alla base del funzionamento dei laser su fibra e ha mostrato nuove opportunità e direzioni nelle comunicazioni su fibra ad alta velocità, le comunicazioni sicure e la fisica del laser – tra gli altri settori scientifici e riguardanti la tecnologia.”

But the work doesn’t stop here.
Il lavoro però non si ferma qui.

As a result of these initial breakthroughs, Turitsyn was awarded a follow-up proof-of-principle grant for the commercialisation and knowledge transfer of the project’s key technology and architecture.
In seguito a questi rivoluzionari passi avanti, Turitsyn ha ricevuto una borsa di ricerca per una prova di principio per la commercializzazione e il trasferimento delle conoscenze della tecnologia e dell’architettura alla base del progetto.

So stay tuned for a demonstration of a commercial prototype featuring advanced parameters in the near future.
Nel prossimo futuro quindi sarà dimostrato un prototipo con parametri avanzati.

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Per maggiori informazioni, consultare:

project page on CORDIS
Pagina del progetto su CORDIS

Source: Based on an interview with the project coordinator
Fonte: Sulla base di un’intervista con il coordinatore del progetto.