La fotonica è una delle principali tecnologie individuate dalla Commissione Europea come chiave abilitante (KET, Key Enabling Technologies) per far fronte ad alcune delle più importanti sfide per migliorare la qualità di vita dei cittadini, per esempio nella progettazione di nuovi spazi urbani con le smart cities. La possibilità di controllare moto e propagazione della luce fino al livello dei fotoni - questa è la caratteristica peculiare di questa branca dell'ottica - ha consentito, infatti, una crescita costante della pervasività di molte delle sue applicazioni sia in campo industriale che in uso quotidiano. Più di altre applicazioni tecnologiche, spesso ancora solo 'futuribili', i prodotti della fotonica sono già abbondantemente presenti e utilizzabili anche in azioni ormai di routine, dai lettori laser per i dispositivi di memorizzazione dati (CD, dvd) fino ad applicazioni in medicina e, naturalmente, in telecomunicazione. E' sufficiente pensare alla fitta rete di trasmissione dell'enorme quantità di dati che quotidianamente viaggia per sostenere le comunicazioni via internet per valutare l'importanza strategica di questa tecnologia.
In termini d'impatto industriale ed economico si tratta di un fatturato mondiale stimato in circa 300 miliardi di euro, con una crescita annua che oscilla tra l'8 e il 10% e di cui l'Europa detiene il 20% a livello mondiale.
Solo in Italia, la fotonica interessa il 30% delle cosiddette Tecnologie Prioritarie, con ulteriori possibilità e prospettive di crescita e innovazione, soprattutto per le tecnologie che nello specifico fanno uso di materiali e dispositivi optoelettronici (una combinazione di semiconduttori al silicio, lenti e fibre ottiche).
Milano capitale della fotonica
Uno dei centri di eccellenza italiani in questo settore è il Politecnico di Milano che, grazie a quella Scuola creata da Orazio Svelto, uno dei pionieri della tencologia laser in Italia, è sempre stato uno dei riferimenti della fotonica a livello mondiale. Parliamo di una leadership che ha superato i confini accademici, interessando anche il settore industriale. Durante i primi anni 2000, infatti, il capoluogo lombardo è stato il baricentro di importanti realtà produttive che hanno di fatto generato, nel concreto, la Fotonica per Telecomunicazioni, basti pensare alla Pirelli Cavi (con il Laboratorio consortile associato con il Politecnico di Milano, il CoreCom), la Alcatel-Lucent, che ospitava a Vimercate il quartier generale mondiale di “Optics”, la Marconi Telecommunications di Genova o la CISCO- Photonics di Monza per citarne alcuni.
Mario Martinelli, professore ordinario di Comunicazioni Ottiche a PoliMi, fondatore e direttore proprio del Consorzio CoreCom attivo fino al 2008, è tuttora impegnato nella guida delle ricerche condotte nell'ambito del progetto avviato sotto la copertura del programma FP7 finanziato dalla Commissione Europea, ERMES (Embedded Resonant and Modulable Self-Tuning Laser Cavity for Next Generation Access Network Transmitter). L'ultimo risultato del progetto ERMES è descritto in uno studio pubblicato a marzo 2014 sulla rivista Photonics Technology Letters, relativo alle reti di accesso ottiche. "Abbiamo dimostrato la possibilità di raggiungere una velocità di trasmissione in up-stream fino a 10 Gb/sec a partire da una sorgente economica e modulata direttamente al ricevitore ", spiega Martinelli. Si tratta di un grande vantaggio, che consente infatti di inviare un segnale per una distanza di decine di chilometri senza necessariamente far uso di amplificazione.
Un'altra frontiera su cui la ricerca condotta al Politecnico si sta orientando è il controllo di un nuovo parametro fisico della luce trasmessa in fibra, il momento angolare orbitale (OAM), ovvero uno dei due gradi di libertà di rotazione del fotone, insieme alla componente di spin.
Obiettivo? Aumentare ancora di più la quantità d'informazione trasmessa da una fibra ottica, aumentandone la capacità.
"La tecnologia multimodo OAM, che agisce sulle proprietà quantistiche dei fotoni, separandoli in base al loro momento angolare, potrà trovare le prime applicazioni nei Data Center, ovvero quegli ambienti che ospitano i server in cui confluiscono le enormi quantità di dati e informazioni e che sempre di più avranno necessità di comunicare con reti di grandissima capacità, e solo la tecnologia fotonica potrà soddisfare quest'esigenza ”. Il team di ricerca di Martinelli, composto da 3 professori, 6 Post Doc e 2 PhD, sta inoltre dando via a uno spin-off, dedicato alla produzione di sensori a fibra ottica per applicazioni di misura, "COHAERENTIA".
Obiettivo Horizon2020
Così come per molti altri campi di ricerca in Italia, anche nella comunità dei fotonici è forte l'esigenza di riunire le forze e 'fare squadra', anche in ambito europeo. In questo senso, la Piattaforma Tecnologica Europea (ETP) Photonics21 è uno degli esempi migliori di aggregazione comunitaria attorno ad una tecnologia ad alto tasso di innovazione.
In Italia, i gruppi dedicati alla fotonica si riuniscono da più di quindici anni in un unico evento nazionale organizzato da AEIT (Associazione di Elettrotecnica, Elettronica, Automazione Informatica e Telecomunicazioni), il Convegno Nazionale di Fotonica.
Fotonica2014, la 16a edizione del forum si è tenuta questo mese a Napoli, con circa 400 presenze da tutto il territorio nazionale e 260 relazioni sullo stato dell'arte di ricerca e sviluppo, dalla sicurezza per l'ambiente e alimentare, il monitoraggio satellitare passando per il datacom fino a fotonica e nanotecnologie per biomedicina e protezione del patrimonio artistico. E' stata questa l'occasione anche per presentare CORIFI (Coordinamento Ricerca Innovazione Fotonica Italiana), un'organizzazione nata per riunire tutti gli stakeholders interessati a quest'ambito e con l'ambizione di diventare l'interfaccia unica verso le Istituzioni europee, oltre che nazionali, soprattutto in vista del nuovo programma di ricerca europeo Horizon2020.
Con questa speciale piattaforma, l'idea è di dar vita a un riferimento pratico costante per tutto ciò che riguarda bandi e proposte nell'ambito di Horizon. Entrata da poco nella sua fase operativa, CORIFI è presieduto da Roberta Ramponi, direttrice dell'Istituto di Fotonica del CNR, e ha già all'attivo l'avvio delle procedure per la partecipazione a uno dei bandi ICT aperti in seno ad H2020. I sette Working Groups previsti alla sua istituzione lavoreranno per seguire al meglio tutte le opportunità del programma di ricerca nei prossimi anni.
Stando ai propositi dei promotori, si tratta quindi di un modello organizzativo ideale per non perdere il nuovo treno della ricerca in Europa e rilanciare le eccellenze italiane, ospitate (anche) al Politecnico di Milano.
