Candidati a diventare centro di riferimento per la fotonica
Si chiama PhotoNext il centro di competenza nel campo della Fotonica che si occupa di ricerca sperimentale e applicata in ambito di telecomunicazioni, sensoristica e componenti ottici per applicazioni industriali e biomedicali. Questo centro Interdipartimentale del Politecnico di Torino, nato nel 2017, rinnova il precedente laboratorio di ricerca PhotonLab, attivo dal 2003, non solo con nuove attrezzature sperimentali al vertice delle gamma, ma anche ampliando le aree tematiche di ricerca alla luce del crescente interesse per la Fotonica. Infatti, il piano di sviluppo strategico della commissione Europea Horizon 2020 ha riconosciuto la Fotonica quale Tecnologia Abilitante (Key Enabling Technolhogy, KET), e PhotoNext si colloca nell’ambito del Programma di Lavoro della Fotonica Europea, nonché allo stato dell’arte nel panorama internazionale.
Il centro di ricerca è attivo su tre aree, che a oggi stanno vivendo rivoluzioni importanti: (A1) Reti ottiche ad altissimo bit rate per la nuova generazione di comunicazioni ottiche a larga banda. Esempi di attività di ricerca in questo ambito sono le fibre multicore per trasmissioni del Terabit/s, fibre multimateriale che combinano eccitazione ottica con misurazione elettrica, fibre ottiche in plastica POF (Plastic Optical Fiber) e ricerca sulla convergenza fra reti ottiche e rete 5G-mobile. (A2) Nuovi sensori ottici per applicazioni legate alla sicurezza, al monitoraggio dei processi industriali e delle strutture civili, e alla diagnosi delle malattie. (A3) Componenti ottici con funzionalità innovative per generare, manipolare e rilevare la luce. Esempi sono gli studi su nuovi componenti per i laser di alta potenza in ambito industriale e biomedicale, nonché sui dispositivi fotonici in silicio (Silicon Photonics), che permettono una più profonda integrazione con l’elettronica integrata. L’obiettivo finale è quello di sviluppare componenti ottici avanzati per la prossima generazione di reti di telecomunicazioni e per applicazioni industriali, nonché ai più svariati ambiti applicativi, dall’aerospazio alla sensoristica ambientale, dal monitoraggio strutturale alla biomedicina.
La prossima rivoluzione
In ambito di telecomunicazioni, osserviamo in tutte le nostre città alla conversione in atto della vecchia rete in cavo di rame con nuove fibre ottiche per reti ad accesso a banda larga con un conseguente impatto sociale che ne deriva. PhotoNext, in collaborazione con i principali operatori e i fornitori di questo settore, è chiamata a sviluppare nuove tecnologie, miranti sempre più ad aumentare la velocità e la distanza dei sistemi ottici di trasmissione in fibra ottica. Oltre a essere leader della tecnologia in fibra, PhotoNext è proiettata nello sviluppo “dell’optical cloud”, basato sulla capacità di trasmissione e integrazione tra reti fisse e mobili con i sensori ottici distribuiti che sempre più capillarmente ricoprono le nostre città rendendole smart.
Un’altra rivoluzione riguarda i componenti ottici che interessano diversi settori applicativi. I componenti in fibra ottica hanno rappresentato la spina dorsale della rivoluzione di internet e trovano nuove interessanti applicazioni laddove essi integrano differenti funzioni, permettendo la realizzazione di dispositivi compatti ed efficienti finora impensabili. A tal riguardo, PhotoNext intende sviluppare nuove tipologie di sensori ottici destinati per esempio, al monitoraggio di sistemi aerospaziali, per applicazioni ferroviarie e automotive, alla sensoristica remota per applicazioni di sicurezza e civili oppure alla sensoristica ambientale sul territorio, come la prevenzione di frane e slavine. La prossima rivoluzione non coinvolge solo fibra ottica e relativi componenti ottici, ma anche la “silicon photonics”, che ha il potenziale di ridurre il costo della fotonica portandola al livello dei componenti elettronici in silicio. L’interesse per la Silicon Photonics riguarda numerosi campi, dalle telecomunicazioni alla sensoristica.
PhotoNext offre alle aziende il supporto tecnologico per le nuove sfide e opportunità poste da “Industria 4.0”, permettendo loro di migliorare la loro posizione sul mercato e mantenere quindi un alto livello di eccellenza. 
Banco di caratterizzazione e test dei dispositivi fotonici equipaggiato con il Sistema F-712.HA2 della Physik Instrumente. 
Postazione di microlavorazione laser al femtosecondo.
Supporto e collaborazione per le aziende
PhotoNext mira a stabilire una piattaforma tecnologica infrastrutturale allo stato dell’arte nel settore della Fotonica, incentivando il trasferimento tecnologico verso la realtà industriale. Per questo motivo, il laboratorio deve essere inteso come “strumento” d’avanguardia a disposizione delle industrie per proficue collaborazioni e investimenti. A tal proposito, il centro PhotoNext fa parte dell’infrastruttura di ricerca Tecnologie Fotoniche per “l’Industria 4.0” in Piemonte, acronimo FIP, che ha come missione il supporto alle aziende, offrendo servizi per supportarli nell’implementare soluzioni innovative che sfruttino le potenzialità offerte dalla fotonica. Ciò apre PhotoNext alla cooperazione con il mondo pubblico e privato, con altri centri di ricerca e con le imprese, in particolare di quelle operanti nei settori manufatturiero della meccatronica, dell’aerospazio e dell’automotive.
In altre parole, grazie alla partecipazione in FIP, il centro PhotoNext offre alle aziende il supporto tecnologico per le nuove sfide e opportunità poste da “Industria 4.0”, permettendo loro di migliorare la loro posizione sul mercato e mantenere quindi un alto livello di eccellenza.
La collaborazione con FIP/PhotoNext può realizzarsi mediante servizi di consulenza nell’ambito della fotonica, di sviluppo di prototipi di dispositivi e sensori fotonici, di esecuzione di prove ed esperimenti di validazione “proof-of-concept”, di caratterizzazione di componenti e sistemi ottici. Il supporto e la collaborazione messe a disposizione dal laboratorio riguardano tutti le fasi produttive, dalla progettazione alla realizzazione di sistemi e componenti, nonché le fasi di test e caratterizzazione. Ad oggi, il centro PhotoNext vanta di una importante rete nazionale e internazionale di collaborazioni ed investimenti, a prova che la strategia di valorizzazione della ricerca e dell’innovazione è efficacemente perseguita.
Risorse a disposizione e servizi offerti
Il centro PhotoNext è localizzato presso la LINKS Foundation (presso la “Città Politecnica”, il Campus del Politecnico di Torino). PhotoNext vanta una torre per la trafilatura di fibre ottiche non silicate. Di recente, il laboratorio ha accresciuto la propria attrezzatura sperimentale. Per menzionarne qualcuna: due sistemi di microlavorazione laser a impulsi ultra-corti (uno con laser a femtosecondo per la realizzazione di dispositivi ottici in fibra e planari per scrittura diretta, quali reticoli di Bragg per telecomunicazioni, sensoristica e laser di potenza; un altro con laser a picosecondo per micro-fresature) e “glass processing machine” basata su laser a CO2 per la realizzazione di giunzioni, rastremazioni e componenti a fibre fuse (es. “combiner”).
Nel campo della Silicon Photonics, PhotoNext si è dotato di un banco di caratterizzazione e test dei dispositivi fotonici equipaggiato con un sistema ad allineamento veloce multicanale per la Fotonica (Sistema F-712.HA2 della Physik Instrumente). La nuova strumentazione d’avanguardia permette a PhotoNext di rispondere prontamente alle attuali sfide della fotonica e riuscire ad affrontare quelle future. Cuore pulsante di PhotoNext sono i ricercatori che ci lavorano, che conducono esperimenti al massimo livello, grazie all’esperienza maturata nei diversi campi strategici. Tutte le attività di PhotoNext sono condotte da gruppi di ricerca multidisciplinari in cui ingegneri esperti nei settori dell’elettronica, telecomunicazioni, materiali, trasporti, meccanica e geofisica combinano i differenti know-out per sviluppare nuovi componenti e risultati di grande interesse sia per la comunità scientifica che per il tessuto imprenditoriale e la Società. La trasversalità delle conoscenze deriva dalla stretta collaborazione tra PhotoNext e il Politecnico di Torino, coinvolgendo ben quattro suoi dipartimenti (DET, DISAT, DIATI and DIMEAS). La somma di attrezzature top-class e team di ricercatori multidisciplinari intende quindi stimolare l’interesse delle aziende ed imprese a collaborare sinergicamente con PhotoNext, per consentire il progresso della conoscenza e della tecnologia alla base dello sviluppo socio-economico del territorio.