Un laser per “l’ultimo chilometro”

Il laser a cascata quantica funziona grazie a molti strati di materiali semiconduttori. www.snf.ch

Forse un giorno i telefoni fissi saranno collegati alla rete tramite un fascio luminoso. La tecnologia necessaria è già stata messa a punto a Neuchâtel.

“Laser a cascata quantica”: un nome alquanto strano, che cela una piccola meraviglia. Di cui l’Istituto di fisica dell’Universtià adi Neuchâtel, sostenuto dal Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica e dal programma europeo IST per le tecnologie e l’informazione, può presentare il primo modello veramente operativo.

La storia di questo laser è già lunga. Il primo modello fu infatti costruito nel 1994 dal professor Jérôme Faist, insieme al suo collega italiano Federico Carpasso. All’epoca, Faist – che oggi dirige il gruppo di ricercatori di Neuchâtel – lavorava per i laboratori del gigante americano Bell, nel New Jersey.

Questo laser emette luce infrarossa, invisibile all’occhio umano, che contrariamente ad altri tipi di luce attraversa senza grandi perdite la nebbia, le nuvole, la pioggia e la neve. Il generatore emette a temperatura ambiente (mentre i primi prototipi dovevano essere raffreddati con azoto liquido). E per di più, costa poco e consuma pure poco.

Luce contro rame

Se per scaricare un’immagine o una canzone da Internet ci vuole relativamente poco tempo, è invece praticamente impossibile scaricare un lungometraggio. E questo perché bisogna normalmente passare dal cosiddetto “ultimo chilometro”, vale a dire il tratto di rete telefonica che collega il computer dell’utente alla centrale più vicina.

La maggior parte di queste connessioni, che non erano state pensate per trasmette dati ad alta velocità, sono ancora in filo di rame. E in Svizzera appartengono ancora a Swisscom, l’operatore pubblico nato dalla vecchia azienda delle PTT. Che però, un giorno o l’altro, magari sotto la pressione dei tribunali, finirà per dover cedere anche questo suo ultimo monopolio.

I nuovi operatori privati, non appena ne avranno il diritto, cercheranno quindi di offrire servizi più performanti. Per esempio con il sistema di distribuzione che sta sperimentando la Ascom, attraverso i cavi della rete elettrica. Oppure attraverso il laser a cascata quantica, che è molto facile da installare, poiché in questo caso i cavi sono sostituiti da piccoli apparecchi sul tetto delle case.

“Noi non negoziamo direttamente con gli operatori telefonici”, spiega Mattias Beck, direttore del progetto presso l’Università di Neuchâtel, “perché loro vogliono acquistare sistemi completi, mentre noi disponiamo soltanto del laser. Invece, le ditte in grado di fornire questi sistemi completi, specialmente quelle americane, sono molto interessate “.

Già protetto da molti brevetti, il nuovo laser sarà commercializzato da Alpes Laser SA, una “spin off” dell’università fondata nell’ambito dell’istituto di fisica di Neuchâtel.

Dalla medicina all’industria alimentare

Questa applicazione nel settore delle telecomunicazioni non è che
una delle numerose possibilità offerte dal nuovo laser. A seconda della lunghezza d’onda impiegata, il laser può diventare un sensore ultrasensibile per i gas in sospensione nell’atmosfera.

Le promesse sono immense, specialmente in campo medico. “Per esempio”, afferma Mattias Beck, “analizzando costantemente l’aria esalata da un paziente in sala operatoria, si potrà sapere se sta ancora dormendo profondamente o se invece sta per svegliarsi”.

Ma lo scienziato di Neuchâtel ritiene che la prima utilizzazione su grande scala sarà di tipo industriale. Il laser a cascata quantica riesce infatti a controllare molto bene, in tempo reale, la produzione di prodotti alimentari e di bevande. “È un’applicazione che necessita di un modello di laser più semplice delle altre”, conclude Mattias Beck. “Ed è proprio in questo settore che siamo più avanzati”.

Marc-André Miserez