Riconoscimenti internazionali per la ricerca sulla comunicazione ottica
Gli studi di Università di Pisa e Sant’Anna sul VLC a LED e antenne ottiche aprono nuove frontiere nella comunicazione wireless.
Le riviste scientifiche internazionali Scientific Reports e Advanced Optical Materials hanno recentemente dato ampio spazio a studi innovativi condotti da team di ricerca italiani. Queste ricerche hanno messo in evidenza un sistema di comunicazione basato sulla luce visibile (VLC) a LED e antenne ottiche fluorescenti, dimostrandone l’elevato potenziale per applicazioni reali.
Collaborazione tra università e centri di ricerca italiani
I progetti sono stati sviluppati grazie alla sinergia tra l’Istituto di Telecomunicazioni, Informatica e Fotonica (TeCIP) della Scuola Superiore Sant’Anna, l’Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Sesto Fiorentino (Cnr-Ino), il Laboratorio LENS, l’Istituto di Chimica dei Composti Organometallici del Cnr (Cnr-Iccom), il Dipartimento di Chimica “Ugo Schiff” dell’Università di Firenze e il Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell’Università di Pisa.
Trasmissione dati wireless con LED e concentratori solari
Il sistema, testato nei laboratori della Scuola Superiore Sant’Anna, dimostra come sia possibile sviluppare sistemi di trasmissione dati wireless, stabili e a basso costo, utilizzando LED bianchi commerciali e concentratori solari fluorescenti (LSC). Questa tecnologia sfrutta materiali capaci di assorbire e riemettere luce visibile, garantendo un campo visivo più ampio, maggiore efficienza nella raccolta del segnale e velocità adeguate per applicazioni come la trasmissione di video in alta definizione o l’accesso a Internet in ambienti indoor.
Innovazione con LED ad alta potenza e concentratori luminescenti
Una delle principali novità della ricerca è l’integrazione di un Concentratore Luminescente con LED ad alta potenza per unire illuminazione e comunicazione. Nel primo studio, il team ha realizzato e testato un sistema VLC integrato con le reti cablate esistenti, come l’Ethernet, capace di trasmettere flussi video HD a 10 Mbit/s su una distanza di 2 metri.
Prestazioni avanzate del sistema VLC
Il sistema utilizza un LED bianco da soffitto come trasmettitore e un ricevitore VLC basato su LSC, sviluppato da Cnr-Ino con Cnr-Iccom e Università di Pisa. Ha mostrato ottimi risultati in termini di sensibilità e campo visivo, senza necessità di allineamento preciso tra trasmettitore e ricevitore. Con modulazioni avanzate, sono state raggiunte velocità di trasmissione superiori ai 70 Mbit/s.
Il potenziale rivoluzionario del VLC
«La comunicazione in luce visibile ha il potenziale di rivoluzionare le reti di comunicazione, offrendo un’alternativa sicura e pervasiva alle tradizionali tecnologie wireless, dato che ogni sorgente luminosa a LED può essere trasformata in una sorgente di dati», afferma Giulio Cossu, ricercatore della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. «Abbiamo dimostrato che è possibile realizzare un collegamento ottico wireless stabile e veloce usando componenti semplici e facilmente integrabili negli ambienti quotidiani, integrabile con le reti che si usano ogni giorno».
Studio sui materiali fluorescenti e il contributo dell’Università di Pisa
La preparazione dei concentratori solari luminescenti, inizialmente utilizzati per la conversione dell’energia solare, è stata curata dal gruppo guidato da Andrea Pucci, professore ordinario del Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell’Università di Pisa, insieme a Massimo Calamante, primo ricercatore del Cnr-Iccom di Sesto Fiorentino. Nel secondo studio, i ricercatori hanno sviluppato e confrontato tre materiali fluorescenti per identificare le soluzioni più adatte a diverse applicazioni, dalle comunicazioni indoor (Li-Fi) a quelle basate su laser.
Nuove antenne ottiche per il futuro delle telecomunicazioni
«Questi risultati dimostrano che è possibile progettare antenne ottiche innovative, calibrandole per la specifica applicazione, scegliendo il materiale più adatto in base alle esigenze di velocità, efficienza e stabilità,» aggiunge Jacopo Catani, dirigente di ricerca del Cnr-Ino, che ha coordinato lo sviluppo dei nuovi ricevitori. «In particolare, il fluoroforo H2 rappresenta una piattaforma estremamente promettente per le future generazioni di sistemi di comunicazione, considerato che nel nuovo standard 6G le comunicazioni wireless basate sulla luce rappresenteranno un elemento centrale, soprattutto in combinazione con le nuove sorgenti LED e laser a luce bianca.»
Il ruolo strategico delle reti ottiche wireless
Queste ricerche aprono la strada a una nuova generazione di reti ottiche wireless, ideali per contesti in cui le comunicazioni radio sono limitate o indesiderate, ma anche per ambienti come negozi, ospedali, musei, scuole e uffici. I progetti sono stati realizzati con il supporto delle iniziative PNRR “RESTART” e “I-PHOQS”, finanziate con il programma NextGenerationEU e con il contributo del Cnr. Questo posiziona l’Italia all’avanguardia nella ricerca di frontiera nei settori della fotonica, delle telecomunicazioni e delle scienze quantistiche.
