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Abstract: Il momento angolare orbitale della luce (OAM) rappresenta un grado di libertà estremamente interessante per le comunicazioni poiché, in linea di principio, fornisce un numero illimitato di modi per il mode division multiplexing (MDM) corrispondente ad un significativo miglioramento della velocità di comunicazione. Negli ultimi decenni, la ricerca scientifica ha dedicato molti sforzi allo sviluppo di strumenti e strategie per generare, manipolare e rilevare OAM, sia nelle fibre che nello spazio libero. Le fibre operano tipicamente nella banda C del vicino infrarosso (NIR, @ 1,55μm), mentre i collegamenti di comunicazione nello spazio libero si stanno attualmente spostando verso il medio infrarosso (MIR, @ 4μm), corrispondente ad una finestra di trasparenza atmosferica con più basso rumore di fondo e più basso effetto di turbolenza. Entrambe le tecnologie sono essenziali: le fibre sono flessibili e non soggette alle turbolenze atmosferiche, mentre i collegamenti spaziali liberi sono fondamentali nelle morfologie ambientali complesse e nelle comunicazioni satellitari. Sono ora disponibili in commercio fibre a pochi modi (FMF) che supportano la trasmissione di diversi modi nella banda delle telecomunicazioni, insieme a efficienti multiplexer/demultiplexer di modalità ottica (MUX/DEMUX), mentre i collegamenti OAM nello spazio libero in MIR non sono mai stati realizzati fino ad oggi.
L’obiettivo di questo progetto è realizzare un collegamento di comunicazione multiplex OAM ibrido, operante nel loro intervallo di lunghezze d’onda ottimale e collegato tramite un processo di conversione coerente.
La conversione sarà realizzata mediante una generazione di frequenza di differenza intracavità (IDFG) per trasferire in modo coerente le modalità OAM alle regioni spettrali MIR preservando la qualità delle modalità.
Nella comunicazione in fibra basata su OAM su lunghe distanze, è obbligatorio mitigare il crosstalk tra le modalità OAM di propagazione. A questo scopo, nel presente progetto, proponiamo di sviluppare uno strumento di simulazione adeguato per valutare e ridurre il crosstal intermodale nei FMF, validando sperimentalmente i risultati ottenuti in un FMF avanzato in modalità 9-LP, come quello implementato nella città dell’Aquila .
Attualmente nel MIR mancano strumenti per la manipolazione di OAM, così come dispositivi MUX/DEMUX che trasportano OAM. Nel progetto OMyLink, realizzeremo componenti ottici a fase geometrica opportunamente progettati per consentire la generazione, la manipolazione e il rilevamento di OAM in questo intervallo.
Verrà effettuata un’analisi dettagliata della stabilità del collegamento in MIR, compreso lo studio e la simulazione della resilienza del link alle turbolenze atmosferiche.

Infine, tutti i risultati del progetto saranno combinati insieme in un esperimento finale che dimostrerà il collegamento ibrido completo fibra/spazio libero basato sul multiplexing OAM.