ITRA20130001A1 - Dispositivo ottico - Google Patents

Description

"DISPOSITIVO OTTICO"

La presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo ottico. In particolare la presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo ottico impiegabile per permettere una comunicazione bi-direzionale di segnali ottici interlacciati lungo un rispettivo circuito ottico. Più in dettaglio, la presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo ottico impiegabile per amplificare dei segnali ottici interlacciati che viaggiano in direzioni opposte lungo un rispettivo circuito ottico.

DESCRIZIONE DELLO STATO DELLA TECNICA

L'ultimo decennio ha visto una crescita esponenziale della diffusione dei dispositivi elettronici programmabili dotati di elevata capacità di calcolo il cui uso, fino a pochi anni fa confinato agli ambiti di tipo professionale, come centri di calcolo o sistemi mainframe, à ̈ oggi esteso all'ambito consumer dove tali dispositivi vengono comunemente indicati come smart devices. In particolare, l'uso di tecnologie di calcolo parallelo trovano oggi utilizzo nei processori che sono alla base del funzionamento di qualsiasi dispositivo elettronico programmabile, dai telefoni cellulari ai tablet, alle stazioni multimediali domestiche fino ai computer portatili o ai più complessi elaboratori elettronici impiegati nei centri di elaborazione dati (CED). Parallelamente, la diffusione di un sempre maggior numero di applicazioni informatiche, oggigiorno comunemente utilizzate anche negli ambiti domestici e privati, ha portato sia ad un aumento esponenziale della quantità di dati digitali trasmessi lungo le connessioni telematiche sia terrestri che via etere, sia alla richiesta di sempre maggior performance, soprattutto sotto il profilo della potenza di calcolo, da parte dell'hardware deputato a eseguire tali applicazioni software. Tuttavia, nel paradigma attualmente dominante di una sempre maggiore parallelizzazione dei processi, l'aumento della potenza di calcolo dei processori richiede un corrispondente aumento della banda passante dei rispettivi bus dati e tale banda passante sembra aver oggi raggiunto i limiti fisici intrinseci alla tecnologia monolitica a base silicio attualmente impiegata per produrre processori e chip di ogni genere.

Per ovviare a tale limite che sembra impedire un ulteriore aumento delle performance degli attuali dispositivi informatici, sono stati sviluppati circuiti optoelettronici, comunemente indicati come photonic integrateci circuits, in cui dispositivi ottici a base di semi-conduttori sono integrati mediante tecnologia monolitica all'interno di dispositivi elettronici per fornire una maggiore ampiezza di banda per la trasmissione dati sia all'interno dello stesso circuito integrato (intra-chip) sia fra circuiti integrati o schede adiacenti (inter-chip).

In tali circuiti optoelettronici, componenti ottici tradizionali, come sorgenti laser, modulatori, circolatori, foto ricevitori, ecc. vengono integrati a livello monolitico all'interno di chip a base silicio in modo da ottenere un elevato grado di integrazione, e quindi di interfacciamento, con la tradizionale componentistica elettronica.

Tuttavia, la progressiva miniaturizzazione e lo sviluppo di componenti ottiche efficacemente integrabili con tecnologia monolitica all'interno di chip a base silicio rappresenta un'attività di ricerca tutt'ora in pieno sviluppo, come mostrato nel libro "Silicon photonics II: Componente and integration" di David J. Lockwood and Lorenzo Pavesi (2010 -Ed. Springer.) e non à ̈ stato sinora possibile integrare con successo tutti gli ordinari elementi ottici comunemente impiegati nel settore delle telecomunicazioni .

Ad esempio, con particolare riferimento all'ambito del calcolo parallelo in grandi strutture di elaborazione dati, à ̈ nota impiegare circuiti ottici per permettere una comunicazione bidirezionale a banda larga fra unità di calcolo disposte su schede di calcolo o su elaboratori distinti (intra-card). Per ottenere una comunicazione ottica a banda larga, si fa normalmente ricorso a tecnologie di (Dense) wavelength division multiplexing (DWDM o WDM) che risultano ben note nel settore delle ordinarie telecomunicazioni.

Tuttavia, contrariamente a quanto accade nel settore delle telecomunicazioni, nell'ambito di photonic integrated circuits i segnali impiegati per le trasmissioni dati presentano una potenza limitata dell'ordine di qualche milliwatt e quindi, quando la distanza fra due chips o due schede à ̈ dell'ordine di qualche decina di centimetri, si rende necessaria una connessione attiva che compensi la perdita di segnale dovuta al passaggio attraverso le componenti del circuito, ad esempio guide d'onda, (de)multiplexer, (de)modulatori, ecc.

Come illustrato nella figura A, tali connessioni attive sono predisposte per permettere una comunicazione bi direzionale di segnali ottici interlacciati in frequenza e, a tale scopo, comprendono un nodo dotato di due rami ottici paralleli e presentante una struttura sostanzialmente simmetrica in ingresso/uscita. Più in dettaglio, una connessione attiva di tipo noto comprende, ad ogni rispettivo estremo un interlacciatore/deinterlacciatore ottico (interleaver/deinterleaver) atto a reindirizzare il segnale in ingresso lungo un rispettivo ramo che comprende un amplificatore (OA) interposto fra rispettivi isolatori ottici monodirezionale (ISO) in ingresso ed in uscita. In questo modo, come illustrato in figura A, ogni segnale viene reindirizzato su di un rispettivo ramo ottico ed amplificato quindi da un rispettivo amplificatore in modo indipendente dal segnale interlacciato. In questo modo, à ̈ possibile prevenire una distorsione dei segnali ottici dovuta all'amplificazione di quei fenomeni di interferenza a riflessioni multiple (multi-path interference), che si originerebbero qualora si utilizzasse singolo amplificatore ottico comune non isolato per amplifificare simultaneamente i segnali ottici interlacciati in frequenza e contropropaganti.

Risulta evidente che una connessione attiva di tipo noto ha una struttura complessa e richiede la presenza di due amplificatori ottici distinti per permettere una corretta comunicazione bidirezionale. D'altra parte sarebbe auspicabile poter disporre di un photonic integrated Circuit atto a fungere da connessione attiva provvista di un singolo amplificatore atto ad amplificare contemporaneamente segnali interlacciati che viaggiano in direzioni opposte senza che si verifichino fenomeni di interferenza indesiderati che deteriorino il rapporto segnale rumore dei segnali amplificati. Infatti, la possibilità di utilizzare un singolo amplificatore per amplificare una comunicazione ottica WDM bidirezionale permetterebbe di ridurre sia i costi sia il volume di integrazione di tali dispositivi ottici permettendone una più efficace integrazione all'interno di un chip. Infatti, à ̈ opportuno ricordare che, nell'ottica di voler raggiungere una miniaturizzazione sempre più spinta, poter sostanzialmente dimezzare la superficie richiesta per l'integrazione su chip di un dispositivo optoelettronico rappresenta un notevole vantaggio sia dal punto di vista tecnico che economico.

SOMMARIO DELLA PRESENTE INVENZIONE

La presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo ottico. In particolare la presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo ottico impiegabile per permettere una comunicazione bi-direzionale di segnali ottici interlacciati lungo un rispettivo circuito ottico. Più in dettaglio, la presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo ottico impiegabile per amplificare dei segnali ottici interlacciati che viaggiano in direzioni opposte lungo un rispettivo circuito ottico.

Scopo della presente invenzione à ̈ realizzare un dispositivo ottico che permetta di risolvere gli inconvenienti sopra illustrati, e che sia atta a soddisfare un insieme di esigenze allo stato dei fatti ancora senza risposta, e quindi, atta a rappresentare una nuova ed originale fonte di interesse economico, in grado di modificare l'attuale mercato dei dispositivi ottici integrati con tecnologia monolitica in circuiti a base semiconduttore.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un dispositivo ottico le cui caratteristiche principali verranno descritte in almeno una delle rivendicazioni che seguono.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ fornire un metodo validamente impiegabile per amplificare una comunicazione ottica bidirezionale basata su segnali ottici interlacciati che viaggiano in direzioni opposte lungo un rispettivo circuito ottico.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per amplificare una comunicazione ottica bidirezionale, e le caratteristiche principali di tale metodo verranno descritte in almeno una delle rivendicazioni che seguono. BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del dispositivo ottico secondo la presente invenzione appariranno più chiari dalla descrizione seguente, esposta con riferimento alle figure allegate che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, nelle quali parti identiche o corrispondenti del dispositivo stesso sono identificate dagli stessi numeri di riferimento. In particolare :

- la figura A illustra un nodo di amplificazione ottica prodotto secondo l'arte nota;

- la figura 1 Ã ̈ una vista schematica a blocchi di una prima preferita forma di attuazione di un dispositivo ottico secondo la presente invenzione;

- la figura 2 illustra uno spettro esemplificativo di una coppia di griglie ottiche interlacciate in frequenza;

la figura 3 illustra, in due condizioni operative distinte, uno spettro di trasmissione di un risuonatore ottico ad anello a spostamento di fase non reciproco;

- la figura 4 illustra uno spettro di trasmissione di una coppia di risuonatori ottici ad anello associati al dispositivo ottico secondo la presente invenzione;

- la figura 5 illustra una sezione trasversale di un risuonatore ottico ad anello associato al dispositivo ottico secondo la presente invenzione;

- la figura 6 Ã ̈ una vista schematica a blocchi di una seconda preferita forma di attuazione di un dispositivo ottico secondo la presente invenzione; e

- la figura 7 Ã ̈ una vista schematica a blocchi di una terza preferita forma di attuazione di un dispositivo ottico secondo la presente invenzione.

- DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA PRESENTE INVENZIONE Nella figura 1, con 1 Ã ̈ indicato nel suo complesso un dispositivo ottico impiegabile come nodo amplificatore bidirezionale all'interno di un circuito di comunicazione ottica determinato basato su tecnologia di wavelengthdivision multiplexing (WDM).

Come noto, tale tecnologia WDM permette di massimizzare la banda passante di un circuito ottico mediante la trasmissione di griglie (grids) di segnali ottici, denominati canali (channels). Per aumentare ulteriormente la banda à ̈ possibile trasmettere contestualmente due griglie reciprocamente interlacciate in frequenza, che viaggiano in direzioni opposte lungo tale circuito ottico. Più in dettaglio, ogni griglia comprende una pluralità di segnali ottici le cui rispettive frequenze distano l'una dall'altra di un valore determinato. Ad esempio, nello standard Dense Wavelength-Division Multiplexing (DWDM) ogni griglia comprende normalmente 24 canali centrati attorno ad una lunghezza d'onda di 1550 nm ed (equi)distanziati in frequenza di 100GHz l'uno dall'altro. A loro volta, canali corrispondenti appartenenti a griglie interlacciate distinte sono reciprocamente sfasati di 50 GHz per cui, di fatto, ogni segnale ottico che si propaga in un circuito ottico in tecnologia DWDM risulta separato di 50 GHz rispetto ai segnali interlacciati spettralmente adiacenti.

A questo punto à ̈ opportuno evidenziare che qui e in seguito si utilizzeranno l'espressione wavelengthdivision multiplexing e la sigla WDM in modo generico, senza far riferimento specifico ad alcuno standard, ma indicando in generale ogni tecnologia di comunicazione ottica che prevede la trasmissione di una pluralità di canali distinti mediante separazione in frequenza.

Inoltre, in seguito, si farà riferimento, per semplicità, ad una prima ed una seconda griglie Gl e G2 interlacciate ognuna delle quali à ̈ composta da una coppia di rispettivi segnali ottici che si propagano in direzione opposta, senza con questo limitare la portata generale del dispositivo secondo la presente invenzione che può essere usato efficacemente con griglie interlacciate comprendenti un numero qualsiasi di canali. In particolare, con riferimento alla figura 1, la prima griglia Gl comprende un primo ed un terzo segnali ottici indicati per semplicità con le rispettive lunghezze d'onde λ1 e λ3, mentre la seconda griglia G2 comprende un secondo e quarto segnali λ2 e λ4.

Lo spettro in lunghezza d'onda/frequenza della sovrapposizione delle prima e seconda griglie G1 e G2 à ̈ illustrato in figura 2 dove si può notare che sia i primo e terzo segnali λ1 e λ3 ottici, di seguito complessivamente indicati come canali dispari, sia i secondo e quarto segnali λ2 e λ4 ottici, di seguito complessivamente indicati come canali pari, distano l'uno dall'altro di una differenza di lunghezza d'onda Δλ determinata mentre canali interlacciati adiacenti distano l'uno dall'altro di una differenza di lunghezza d'onda Δλ/2 determinata.

Sempre con particolare riferimento alla figura 1, il dispositivo 1 comprende una prima, una seconda, una terza ed una quarta guide d'onda 11, 12, 13, 14, prodotte preferibilmente in nitrato di silicio (Silicon nitride Si3N4), e disposte con orientazione verticale nella figura 1 stessa. Ognuna di tali guide d'onda 11-14 presenta una rispettiva prima estremità illustrata superiormente in figura 1 e predisposta per fungere, in uso, da raccordo (o porta) di connessione ottica con la restante parte del circuito ottico determinato a cui il dispositivo 1 à ̈ associato, ed una seconda estremità, disposta da banda opposta alla prima, e, come verrà spiegato meglio in seguito, atta a fungere da porta di uscita OUTS per tutti quei segnali ottici che potrebbero disturbare la comunicazione dati attraverso il dispositivo 1, ad esempio dei segnali ottici retrodiffusi che potrebbero generare dei fenomeni di interferenza indesiderati (multi path interference, ecc.) con i canali delle griglie G1 o G2. Più in dettaglio: - la prima estremità della prima guida d'onda 11 presenta una prima uscita ottica OUT1 per i canali dispari, - la prima estremità della seconda guida d'onda 12 presenta una prima entrata ottica IN1 per i canali pari,

- la prima estremità della terza guida d'onda 13 presenta una secondo entrata ottica IN2 per i canali dispari, - la prima estremità della quarta guida d'onda 14 presenta un seconda uscita ottica OUT2 per i canali pari .

In aggiunta, il dispositivo 1 comprende una quinta guida d'onda 15 illustrata in posizione orizzontale in figura 1 ed accoppiata otticamente alle prima, seconda, terza e quarta guide d'onda 11, 12, 13 e 14 mediante dei rispettivi primo, secondo, terzo e quarto 16, 17, 18, 19 risuonatori ottici ad anello {ring resonator) che, di seguito, per semplicità, potranno essere indicati semplicemente come anelli.

Come à ̈ noto, tali risuonatori ottici ad anello sono atti ad accoppiare otticamente due guide d'onda, cioà ̈, in altre parole, sono atti a permettere il passaggio di un segnale ottico da una guida d'onda all'altra solamente quando tale segnale presenta una rispettiva frequenza che coincide con una frequenza di risonanza propria dell'anello. Più in dettaglio, con riferimento alla figura 3A, un anello presenta normalmente uno spettro dì trasmissione, indicato comunemente anche come funzione di trasmissione o spettro di risonanza, comprendente una pluralità di frequenze proprie o risonanze, che differiscono per una differenza di lunghezza d'onda/frequenza determinata, comunemente indicata come Free Spectral Range o FSR. Pertanto in uso, un anello à ̈ atto ad accoppiare due guida d'onda in modo tale da permettere il passaggio di una griglia di segnali ottici presentanti uno spettro sostanzialmente sovrapponibile allo spettro di trasmissione dell'anello.

A questo punto à ̈ fondamentale notare che ognuno degli anelli 16-19 presenti nel dispositivo 1 sono prodotti parzialmente o completamente in un materiale dotato di proprietà magneto-ottiche determinate in modo da presentare, se immersi in un campo d'induzione magnetica trasversale, degli effetti di spostamento di fase non reciproco (non reciprocai phase shift o NRFS) nel rispettivo spettro di trasmissione. Tali effetti fanno sì che un anello presenti delle frequenze di risonanza diverse a seconda che il segnale ottico che lo attraversa viaggi in una direzione piuttosto che nella direzione inversa. Tale caratteristica appare evidente con riferimento alla figura 3B che illustra lo spettro di trasmissione di un anello immerso in un campo d'induzione magnetica atto a saturarne gli effetti di spostamento di fase non reciproco; in tale spettro di trasmissione, ogni frequenza di risonanza risulta sdoppiata in funzione del verso di circolazione ottica ed in particolare a seconda che un segnale ottico viaggi in senso orario (linea continua) o in senso antiorario (linea tratteggiata) rispetto alla direzione del campo magnetico o d'induzione magnetica applicato. La differenza in lunghezza d'onda/frequenza fra i due picchi di risonanza viene comunemente indicata come no-reciprocal phase shift o NRFS.

A questo punto à ̈ opportuno evidenziare che nel dispositivo 1 ottico, i primo e terzo anelli 16 e 18 sono preferibilmente identici in modo da presentare sostanzialmente lo stesso spettro di trasmissione che à ̈ illustrato in figura 4 con una linea continua (verso orario) ed una linea tratteggiata (verso antiorario) di spessore sottile. Similmente i secondo e quarto anelli 17 e 19 sono preferibilmente identici in modo da presentare sostanzialmente lo stesso spettro di trasmissione che à ̈ illustrato in figura 4 con una linea continua (verso orario) ed una linea tratteggiata (verso antiorario) di spessore maggiorato.

Come à ̈ possibile osservare in figura 4, il FSR di ogni anello del dispositivo 1 presenta la stessa ampiezza della separazione in lunghezza d'onda/frequenza fra canali appartenenti alla stessa griglia. Inoltre la NRPS di ognuno di tali anelli presenta ampiezza inferiore alla separazione in frequenza Δλ/2 fra segnali ottici interlacciati adiacenti per prevenire che uno stesso anello possa risultare in risonanza sia con un canale della prima griglia G1 che si propaga in un senso determinato sia con un canale della seconda griglia G2 che si propaga in senso opposto. Ad esempio, con riferimento alla figura 4, la NRPS di ogni anello del dispositivo 1 potrà essere preferibilmente, ma non limitatamente, sostanzialmente equivalente a Δλ/4. Più in dettaglio, sempre con riferimento alla figura 4, le frequenze dei canali dispari associati alla griglia G1 sono sostanzialmente coincidenti con le frequenza di risonanza per segnali che si propagano in verso orario dei primo e terzo anelli 16 e 18, mentre le frequenze dei canali pari associati alla griglia G2 sono sostanzialmente coincidenti con le frequenze di risonanza per segnali che si propagano in verso antiorario dei secondo e quarto anelli 17 e 19.

Pertanto, il dispositivo 1 ottico secondo la presente invenzione à ̈ predisposto per operare esclusivamente con griglie di segnali interlacciati che presentino una separazione in frequenza fra canali adiacenti sostanzialmente equivalente alla separazione in frequenza fra le frequenze di risonanza dei primo e terzo anelli 16 e 18 le frequenze di risonanza dei secondo e quarto anelli 17 e 19. Ad esempio, con riferimento ad una comunicazione ottica bidirezionale in standard DWDM, il dispositivo 1 potrà preferibilmente comprendere degli anelli presentanti una FSR di 100GHz ed una separazione in frequenza fra le frequenze di risonanza dei primo e terzo anelli 16 e 18 le frequenze di risonanza dei secondo e quarto anelli 17 e 19 di 50GHz.

È inoltre opportuno evidenziare che il dispositivo 1 ottico comprende una o più sorgenti magnetiche di tipo noto, e perciò non illustrate, atte a saturare e mantenere saturate le caratteristiche magneto-ottiche degli anelli 16-19 affinché tali anelli presentino, in uso, lo spettro di trasmissione illustrato in figura 4. In particolare, ognuna di tali sorgenti magnetiche potrà comprendere preferibilmente, ma non limitatamente, almeno un magnete permanente atto ad originare un campo d'induzione magnetica sufficientemente intenso a saturare il materiale magneto-ottico di cui à ̈ fatto ogni rispettivo anello.

A questo punto, con riferimento alla figura 1, à ̈ opportuno notare che il dispositivo 1 ottico comprende una singola unità di amplificazione 25 ottica di tipo noto, ad esempio un amplificatore a semiconduttore ottenuto con approccio ibrido III/V su silicio, disposta lungo la quinta guida d'onda 15 in una posizione sostanzialmente interposta fra la seconda e la terza guide d'onda 12 e 13. Risulta evidente che tale unità di amplificazione 25 rappresenta l'unico elemento attivo del dispositivo 1 ottico.

In uso, i canali dispari λ1 e λ3 della prima griglia Gl vengono inviati al secondo ingresso IN2 e viaggiano lungo la terza guida d'onda 13 fino al terzo anello 18 che, trovandosi in risonanza con le lunghezze d'onda dei canali dispari, accoppierà tali canali alla quinta guida d'onda 15 inviandoli in direzione dell'unità di amplificazione 25. I segnali λ1 e λ3 vengono quindi amplificati dall'unità di amplificazione 25 e continuano a propagarsi in direzione del secondo anello 17 con cui non interagiscono non trovandosi in una condizione di risonanza. Una volta giunti al primo anello 16, i canali dispari vengono trasmessi lungo la prima guida d'onda 11 fino alla prima uscita OUT1.

Similmente i canali pari λ2 e λ4, che si propagano in direzione opposta ai canali dispari a cui sono interlacciati, sono inviati, in uso, al primo ingresso IN1 e quindi si propagano lungo la seconda guida d'onda 12 fino al secondo anello 17 che, trovandosi in risonanza con le lunghezze d’onda dei canali pari, accoppierà tali canali alla quinta guida d'onda 15 inviandoli in direzione dell'unità di amplificazione 25. I segnali λ2 e λ4 vengono quindi amplificati dall'unità di amplificazione 25 e continuano a propagarsi in direzione del terzo anello 18 con cui non interagiscono non trovandosi in una condizione di risonanza. Una volta giunti al quarto anello 19, i canali pari vengono trasmessi lungo la quarta guida d'onda 14 fino alla seconda uscita OUT2.

È opportuno notare che eventuali segnali ottici spuri rispetto ai canali delle prima e seconda griglie G1 e G2 o altre forme di rumore ottico che viaggiassero insieme ai canali non verrebbero amplificati e trasmessi attraverso il dispositivo 1 ottico. Infatti, ad esempio, se dei segnali spuri che presentano frequenza diversa da quella dei canali λ1-λ4 si propagassero lungo una qualsiasi delle guide d'onda 11-14 a partire dalla rispettiva prima estremità, tali segnali non si accoppierebbero con uno degli anelli 16-19 e quindi continuerebbero a propagarsi fino alla seconda estremità della rispettiva guida d'onda. Ognuna di tali seconde estremità, che in figura 1 sono indicate con sigla di riferimento comune OUTS, à ̈ atta a fungere da porta di uscita per tali segnali spuri e, a tale scopo, ognuno di tali seconde estremità delle guide d'onda 11-14 potrà essere dotata di un rispettivo elemento ottico atto a fungere da beam stopper, ad esempio un isolatore ottico di tipo noto. Similmente, un segnale ottico originato dalla parziale riflessione di un canale dispari entrante nell'unità di amplificazione 25 e retro-diffuso (backscattered) lungo la quinta guida d'onda 15 non si accoppierà nuovamente con il terzo anello 18 poiché tale anello presenta uno spettro di trasmissione non-reciproco rispetto ai segnali ottici che si propagano in senso orario piuttosto che antiorario. Conseguentemente, tale segnale retro diffuso viaggerà, con riferimento alla figura 1, da sinistra verso destra lungo la quinta guida d'onda 15 fino ad una porta di uscita OUTS simile a quelle poste in corrispondenza delle seconde estremità delle guide d'onda 11-14. Chiaramente lo stesso meccanismo di trasmissione si applica in modo spazialmente simmetrico ai segnali ottici originati da una parziale retrodiffusione dei canali pari della seconda griglia G2 e destinati ad essere eliminati dal dispositivo 1 ottico attraverso la porta di uscita OUTS che in figura 1 à ̈ illustrata in corrispondenza dell'estremità sinistra della quinta guida d'onda 15.

Pertanto, per quanto sopra descritto, ogni segnale ottico entrante nel dispositivo 1 attraverso un rispettivo primo 0 secondo ingresso INI o IN2 viene amplificato e filtrato da ogni eventuale componente spuria che potrebbe compromettere una corretta trasmissione del segnale stesso. Tale segnale, una volta amplificato, viene emesso dal dispositivo 1 attraverso una rispettiva seconda o prima uscita OUT2 o OUT1. In altre parole, il dispositivo 1 ottico à ̈ atto ad amplificare contestualmente due griglie di segnali ottici interlacciati che si propagano in direzioni opposte lungo un rispettivo circuito ottico determinato di cui il dispositivo 1 à ̈ parte. In particolare, à ̈ opportuno evidenziare, che il dispositivo 1 ottico à ̈ atto a fungere da dispositivo amplificatore bidirezionale impiegando una sola unità di amplificazione ottica. Pertanto, il dispositivo 1 ottico risulta chiaramente più efficiente, economico e di dimensioni d'integrazioni ridotte rispetto ai dispositivi di amplificazione secondo l'arte nota che richiedono l'utilizzo di due amplificatori ottici distinti ed operanti lungo due rami ottici paralleli.

Inoltre à ̈ opportuno notare che sia l'insieme dei primo e secondo anello 16 e 17 sia l'insieme dei terzo e quarto anelli 18 e 19 può essere interpretato come un isolatore 35 ottico bidirezionale selettivo. A tale riguardo à ̈ utile specificare che con il termine selettivo si intende un isolatore presentante un'elevata selettività in frequenza data da una funzione di trasmissione, comprendente una o più finestre di trasmissione capace/i di risolvere ogni segnale ottico dai canali adiacenti ad esso interlacciati. In altre parole, con riferimento al caso sopra descritto, ogni finestra della funzione di trasmissione di ogni isolatore 35 ottico presenta un'ampiezza/banda passante inferiore a λ/2. In questo modo ogni isolatore 35 ottico bidirezionale selettivo si distingue dagli isolatori ottici comunemente usati per applicazioni WDM; questi ultimi presentano una banda passante ampia e sono atti ad operare solamente in modo monodirezionale lasciando inalterato ogni segnale ottico che si propaghi in direzione opposta a quella di isolamento.

Pertanto, sempre con riferimento alla figura 1, il dispositivo 1 ottico può essere interpretato come una successione in serie di un primo isolatore 35 ottico bidirezionale selettivo, un ordinario amplificatore ottico ed un secondo isolatore ottico bidirezionale selettivo sostanzialmente identico al primo isolatore 35 ottico, cioà ̈ presentante sostanzialmente la stessa funzione di trasmissione, e che per tale ragione verrà indicato con lo stesso numero di riferimento 35.

A questo punto può essere opportuno evidenziare che à ̈ possibile integrare il dispositivo 1 ottico secondo la presente invenzione in un singolo photonic integrated circuit chip mediante tecnica monolitica, ad esempio di tipo CMOS o CMOS-compatibile. Infatti, a tale scopo, possono essere usate guide d'onda in nitrato di silicio (Silicon nitride - Si3N4)che sono compatibili con la tecnologia CMOS e presentano un coefficiente di perdita estremamente ridotto ed inferiore a O.ldB/m. Con riferimento alla figura 5, gli anelli possono invece essere realizzati utilizzando nitrato di silicio su di un substrato di ossido di silicio (Si02). In particolare dopo un etching parziale o totale della porzione interna dell'anello, un sottile strato di Granato di Ittrio-Ferro (YIG - Y3Fe5O12)di circa 25 nm di spessore può essere depositato sul nitrato di silicio usando una tecnica nota, ad esempio la deposizione mediante laser ad impulsi (pulsed laser deposition o PLD), seguito da un rapido trattamento termico di annealing ad elevata temperatura per provocarne la piena cristallizzazione. Preferibilmente un ulteriore strato di granato di Cerio: Ittrio-Ferro (Ce:YIG) può essere cresciuto secondo una tecnica nota, ad esempio la PLD, sullo strato di YIG per introdurre i fenomeni di rotazione di Faraday nell'anello.

Chiaramente la metodologia di produzione sopra descritta rappresenta un esempio non limitativo per produrre il dispositivo 1 ottico su di un singolo chip. Anche i materiali sopra indicati rappresentano un esempio non limitante e anche altri materiali magneto-otticì diversi, come il Granato di Cerio-Bismuto:Ittrio-Ferro (CeBiIG) o il granato di Bismuto:Ittrio-Ferro (BiIG) potranno essere impiegati per produrre anelli con spettro non reciproco accoppiati a guide d'onda in nitrato di silicio cresciuto su ossido di silicio.

Ulteriori spiegazioni relative al principio di funzionamento e alle modalità d'integrazione su chip del dispositivo 1 ottico secondo la presente invenzione sono riportati nei seguenti articoli scientifici scritti con il contributo degli inventori e di prossima pubblicazione :

- "Integrated Crosstalk-Free Active Optical Interconnects for WDM Bidirectional Interleaved Communication";

"Integrated TE and TM Optical Circulators on Ultra-Low-Loss Silicon Nitride Platform".

Per motivi di chiarezza e di completezza tali articoli scientifici devono considerarsi integrati per referenza alla presente descrizione e, a tale scopo, si allegano tali documenti alla presente domanda.

Risulta inoltre chiaro che al dispositivo 1 ottico qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito protettivo della presente invenzione.

Ad esempio, la figura 6 illustra una seconda preferita forma di attuazione del dispositivo 1 ottico in cui sono presenti solamente un primo ed un secondo terminali 21' e 24' di comunicazione ottica atti, in uso, a fungere contemporaneamente sia da ingresso che da uscita per le prima e seconda griglie G1 e G2 interlacciate che si propagano in direzioni opposte.

In particolare, tale seconda preferita forma di attuazione del dispositivo 1 comprende una sesta guida d'onda 11' accoppiata ad una settima guida d'onda 15' mediante una coppia di quinto e sesto anelli 16' e 17' che, preferibilmente sono rispettivamente identici ai primo e secondo anelli 16 e 17 descritti con riferimento alla prima preferita forma di attuazione del dispositivo 1 ottico. Più in dettaglio, la settima guida d'onda 15' presenta struttura simmetrica ed à ̈ accoppiata, da banda opposta alla sesta guida d'onda 11', ad un'ottava guida d'onda 14' mediante una coppia di settimo ed ottavo anelli 18' e 19' rispettivamente sostanzialmente identici ai quinto e sesto anelli 16' e 17'. Infine, alla settima guida d'onda 15' à ̈ associata un'unita di amplificazione 25 ottica di tipo noto interposta fra le sesta e ottava guide d'onda 11' e 14'. Inoltre, sempre con riferimento alla figura 6, le sesta, settima e ottava guide d'onda 11', 15' e 14' presentano delle rispettive estremità, indicate globalmente con la sigla OUTS, atte a fungere da uscite ottiche per dei segnali spuri che si propagano con le prima e seconda griglie Gl e G2 o per dei segnali retro-diffusi all'interfaccia fra la settima guida d'onda 15' e l'unità di amplificazione 25.

In uso, i canali dispari vengono inviati in ingresso al secondo terminale 24' del dispositivo 1 e viaggiano lungo l'ottava guida d'onda 14' fino al settimo anello 18' che risuona in senso orario alla lunghezza d'onda/frequenza dei canali dispari e trasmette tali canali sulla settima guida d'onda 15' in direzione dell'unità di amplificazione 25. Una volta amplificati dal passaggio attraverso l'unità di amplificazione 25, i canali dispari si propagano fino al quinto anello 16' e che risuona in verso orario alla lunghezza d'onda/frequenza dei canali dispari e li trasmette sulla sesta guida d'onda 11' in modo che tali segnali dispari possano viaggiare liberamente fino al primo terminale 21'. Contestualmente, come illustrato dalle frecce in figura 6, i canali pari potranno percorrere un percorso sostanzialmente inverso fra il primo terminale 21' ed il secondo terminale 24'. I canali pari sono trasmessi dalla sesta guida d'onda 11' alla settima guida d'onda 15' in direzione dell'unità di amplificazione 25 tramite il sesto anello 17' poiché tale sesto anello 17' à ̈ l'unico che risuona in verso antiorario alla lunghezza d'onda/frequenza dei canali pari. Una volta amplificati dal passaggio attraverso l'unità di amplificazione 25, i canali pari si propagano fino al settimo e ottavo anelli 18' e 19'. Solo l'ottavo anello 19' risuona in verso antiorario alla lunghezza d'onda/frequenza dei canali pari e li trasmette sull'ottava guida d'onda 14' verso il secondo terminale 24'. Quindi, per quanto sopra descritto, risulta evidente che tale seconda forma di attuazione presenta la stessa configurazione funzionale della prima forma di attuazione del dispositivo 1 poiché l'insieme dei quinto e sesto anelli 16' e 17' e l'insieme dei settimo ed ottavo anelli 18' e 19' possono essere interpretati come degli isolatori 35 ottici bidirezionali selettivi e, anche in questo caso, il dispositivo 1 stesso può essere interpretato come la successione in serie di un primo isolatore 35 ottico bidirezionale selettivo, un ordinario amplificatore ottico di tipo noto ed un secondo isolatore 35 ottico bidirezionale selettivo sostanzialmente identico al primo isolatore ottico. In aggiunta, la seconda preferita forma di attuazione del dispositivo 1 ottico presenta una configurazione spazialmente e funzionalmente più compatta e quindi maggiormente efficiente in applicazioni di tipo WDM.

Infine, la figura 7 illustra una terza preferita forma di attuazione del dispositivo 1 ottico secondo la presente invenzione in cui vengono utilizzati dei risuonatori ottici ad anello di dimensioni significativamente ridotte rispetto ai risuonatori impiegati nelle prima e seconda preferite forme di attuazione sopra descritte. A tale riguardo à ̈ opportuno ricordare che il diametro di un risuonatore ottico ad anello à ̈ legato all'estensione del rispettivo FSR da una relazione matematica di tipo inverso per cui ad anelli di dimensioni ridotte corrispondono FSR molto ampi. Nel presente caso delle comunicazioni ottiche WDM, per produrre le prima e seconda preferite forme di attuazione del dispositivo 1 ottico si rendono necessari degli anelli del diametro dell'ordine di qualche centinaio di micrometri in modo tale da ottenere un FSR sostanzialmente equivalente alla differenza di lunghezza d'onda Δλ. D'altra parte, utilizzando degli anelli presentanti un diametro dell'ordine di una decina di micrometri, si otterrà una FSR maggiore della differenza di lunghezza d'onda fra il primo e l'ultimo segnale di ogni prima o seconda griglia G1 o G2. Pertanto, con riferimento alla figura 7, ogni anello presentante dimensioni così ridotte potrà essere in risonanza solamente con un rispettivo canale della prima o seconda griglia G1 o G2. In altre parole, secondo la terza preferita forma di attuazione e nell'ipotesi che la prima e la seconda griglie G1 e G2 presentino lo stesso numero di canali, ogni isolatore 35 ottico bidirezionale selettivo comprenderà un numero di risuonatori ottici ad anello equivalente al doppio del numero di canali associato alla prima o seconda griglie G1 o G2 ed ognuno di tali anelli sarà predisposto per accoppiare esclusivamente con un rispettivo canale pari o dispari. In particolare, à ̈ possibile affermare che ogni isolatore 35 ottico realizzato secondo la terza preferita forma di attuazione del dispositivo 1 comprende un numero di coppie di anelli equivalente al numero di canali della prima o seconda griglie G1 o G2 ed ognuna di tale coppie comprende un nono anello 16'’ predisposto per risuonare in senso orario) con un rispettivo canale dispari determinato ed un decimo anello 17'' predisposto per risuonare in senso anti-orario con un rispettivo canale pari .

È opportuno notare che tale terza preferita forma di attuazione presenta alcuni vantaggi in più rispetto alle precedenti forme di attuazione. Innanzitutto, riducendo le dimensioni lineari degli anelli di almeno un ordine di grandezza, à ̈ possibile diminuire la superficie del dispositivo 1 ottico ed aumentarne le capacità di integrazione su chip. Inoltre, dato che ogni anello opera in modo indipendente dagli altri à ̈ possibile accordare la frequenza di risonanza di ogni singolo anello indipendentemente dalle frequenze di risonanza degli altri anelli in modo tale da massimizzare l'accoppiamento ottico fra ogni anello ed il rispettivo canale. Infatti, à ̈ opportuno ricordare che piccole imprecisioni nella fabbricazione o la presenza di seppur minime impurità nel materiale impiegato possono comportare la modifica delle frequenze di risonanza di un risuonatore ottico ad anello e quindi può causare un accoppiamento solo parziale con il rispettivo canale ottico. D'altra parte, utilizzando tecniche note, come ad esempio il thermal tuning o la carrier injection, à ̈ possibile modulare la frequenza di ogni singolo anello in modo tale da ottenere una risonanza sostanzialmente perfetta con il rispettivo canale che risulterà così trasmesso sostanzialmente senza perdite di segnale. A tale scopo, il dispositivo 1 può comprendere un elemento riscaldante noto, e perciò non illustrato, per ogni nono e decimo anello 16'' e 17'' in modo da poterne regolare la temperatura sostanzialmente a piacere e accordare di conseguenza la rispettiva frequenza di risonanza che, come noto, à ̈ dipendente dalla temperatura.

A titolo di esempio, tali elementi riscaldanti possono essere prodotti mediante un sottile strato metallico deposto con tecnica monolitica al di sopra dei risuonatori ad anello ed atti, in uso, a produrre calore per effetto Joule.

Infine risulta utile ricordare che à ̈ possibile realizzare altre preferite forme di attuazione oltre a quelle sopra illustrate senza per questo uscire dall'ambito protettivo della presente invenzione. In particolare, si ritiene utile evidenziare che le prima, seconda terza preferite forme dì attuazione sono state descritte ed illustrate facendo implicito riferimento a degli anelli predisposti per operare in modalità a campo elettrico trasversale (TE- mode) in presenza di un unico campo d'induzione magnetica B atto a saturare tutti gli anelli in gioco. D'altra parte la presente invenzione può essere attuata anche impiegando una pluralità di campi magnetici distinti atti a regolare la magnetizzazione di ogni singolo anello indipendentemente l'uno dall'altro in modo che il dispositivo 1 possa operare anche secondo spettri di trasmissione diversi da quello illustrato in figura 4. Chiaramente, il dispositivo 1 secondo la presente invenzione potrà impiegare indifferentemente risuonatori ottici ad anello predisposti per operare in modalità a campo elettrico trasversale (TE-mode) piuttosto che a campo magnetico trasversale (TM-mode). In questo secondo caso, opportuni micro-magneti potranno essere prodotti con tecnica monolitica secondo modalità note ad esempio secondo gli insegnamenti del documento brevettuale US2012002914.

L'uso del dispositivo 1 ottico risulta chiaro da quanto sopra descritto e non richiede ulteriori spiegazioni, tuttavia à ̈ opportuno ricordare che la presente invenzione à ̈ relativa anche ad un metodo validamente impiegabile per amplificare una comunicazione ottica bidirezionale di tipo WDM. In particolare, con riferimento al dispositivo 1 sopra descritto, tale metodo può comprende una prima fase di filtrare bidirezionalmente i segnali ottici associati alle prima e seconda griglie G1 e G2 mediante gli isolatori 35 ottici selettivi, seguito da una fase di amplificare contemporaneamente i canali pari ed i canali dispari mediante la sola unità di amplificazione 25 ottica, a sua volta seguita da una seconda fase di filtrare bidirezionalmente i segnali ottici associati alle prima e seconda griglie G1 e G2 mediante gli isolatori 35 ottici selettivi. È opportuno notare che la fase di amplificare contemporaneamente i canali pari ed i canali dispari può essere interpretata come l'esecuzione contemporanea mediante l'unità di amplificazione 25 di una prima fase di amplificare i segnali ottici associati alla prima griglia G1 ed una seconda fase di amplificare i segnali ottici associati alla seconda griglia G2 interlacciata alla prima griglia G1.

Chiaramente, per quanto sopra descritto con riferimento al dispositivo 1, risulta evidente che ogni prima o seconda fase di filtrare bidirezionalmente dei segnali ottici comprende almeno una sottofase di accoppiare almeno un segnale ottico associato alla prima griglia G1 ad un risuonatore ottico ad anello determinato ed almeno una sottofase di accoppiare almeno un segnale ottico associato alla seconda griglia G2 ad un ulteriore risuonatore ottico ad anello. In particolare, nel caso specifico delle prima e seconda preferite forme di attuazione del dispositivo 1, ogni prima o seconda fase di filtrare bidirezionalmente dei segnali ottici comprende una sottofase di accoppiare i canali pari ad un risuonatore ottico ad anello determinato ed una sottofase di accoppiare i canali dispari ad un ulteriore risuonatore ottico ad anello.

Infine, con riferimento non limitativo alla terza preferita forma di attuazione, ogni prima o seconda fase di filtrare bidirezionalmente dei segnali ottici può essere preceduta da una fase di regolare sostanzialmente a piacere almeno una frequenza di risonanza di almeno un risuonatore ottico ad anello. Tale fase di comprendere una sottofase di regolare sostanzialmente a piacere almeno una frequenza di risonanza di almeno un risuonatore ottico ad anello può preferibilmente, ma non limitatamente comprendere, una sottofase di regolare la temperatura di almeno un risuonatore ottico ad anello. Tale sottofase potrà preferibilmente essere eseguita mediante degli elementi riscaldanti di tipo noto come, ad esempio, dei riscaldatori ad effetto Joule.

Claims (16)

1. Dispositivo (1) ottico impiegabile in un circuito di comunicazione ottica bidirezionale di tipo WDM per amplificare contestualmente una prima ed una seconda griglie (Gl e G2) di segnali (λ1, λ2, λ3, λ4) ottici interlacciati in frequenza che si propagano in direzioni opposte l'una rispetto all'altra lungo il detto circuito di comunicazione ottica; caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di amplificazione ottica (25) provvisti di un'unica unità di amplificazione (25) ottica atta, in uso, ad amplificare contemporaneamente sia i detti segnali (λ1, λ3) ottici associati alla detta prima griglia (G1) sia i detti segnali (λ2, λ4) ottici associati alla detta seconda griglia (G2).

2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un accoppiamento ottico in serie fra primi mezzi di isolamento ottico (35) bidirezionale selettivi, detti mezzi di amplificazione ottica (25) e secondi mezzi di isolamento ottico (35) bidirezionale selettivi; i detti primo e secondo mezzi di isolamento ottico (35, 35) essendo predisposti per permettere il passaggio dei detti segnali ottici associati alla detta prima griglia (G1) solamente secondo una prima direzione di trasmissione determinata ed il passaggio dei detti segnali ottici associati alla detta seconda griglia (G2) solamente secondo la direzione di trasmissione opposta alla detta prima direzione di trasmissione determinata.

3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che i detti primi mezzi di isolamento (35) ottico o i detti secondi mezzi di isolamento ottico (35) comprendono almeno una coppia (35',35'') di risuonatori ottici ad anello (16,16',16" ,17,17',17" ,18, 18',19,19') presentanti, in uso, fenomeni di spostamento di fase non reciproco in presenza di un campo magnetico.

4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i detti primi mezzi di isolamento (35) ottico o i detti secondi mezzi di isolamento ottico (35) comprendono un numero di dette coppie (35" ) di detti risuonatori ottici ad anello (16'',17'') equivalente al numero di segnali ottici associati alla detta prima griglia (G1) o alla detta seconda griglia (G2); lo spettro di trasmissione associata ad ogni detto risuonatore ottico ad anello (16'',17'') essendo in risonanza esclusivamente con un rispettivo detto segnale ottico associato alla detta prima o seconda griglia (G1)(G2).

5. Dispositivo secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che ogni detta coppia (35',35'') di risuonatori ottici ad anello (16,16',17,17',18, 18',19,19') comprende un primo risuonatore ad anello (16,16'16'',18,18') predisposto per trasmettere esclusivamente uno o più segnali ottici associati alla detta prima griglia (G1) lungo la detta prima direzione di trasmissione determinata, ed un secondo risuonatore ad anello (17,17',17'',19,19') predisposto per trasmettere esclusivamente uno o più segnali ottici associati alla detta seconda griglia (G2) in direzione opposta alla detta prima direzione di trasmissione determinata.

6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che, in assenza di campi magnetici, ogni frequenza di risonanza del detto primo risuonatore ad anello (16,16',18,18') presenta una differenza di fase rispetto ad una corrispondente frequenza di risonanza del detto secondo risuonatore ad anello (17,17',19,19') sostanzialmente equivalente alla differenza in frequenza fra un primo detto segnale ottico (λ1,λ3) associato alla detta prima griglia (G1) ed un rispettivo secondo detto segnale ottico (λ2,λ4) associato alla detta seconda griglia (G2) ed interlacciato al primo detto segnale ottico(λ1,λ3).

7. Dispositivo secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che, in uso, ogni detto segnale ottico (λ1,λ3) associato alla detta prima griglia (G1) presenta una frequenza sostanzialmente equivalente ad una frequenza di risonanza secondo un primo verso determinato di circolazione ottica di un detto primo risuonatore ad anello (16,16',16'',18,18') ed ogni detto segnale ottico (λ2,λ4) associato alla detta seconda griglia (G2) presenta una frequenza sostanzialmente equivalente ad una frequenza di risonanza secondo un secondo verso di circolazione ottica di un detto secondo risuonatore ad anello (17,17',17" ,19,19')

8. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che ogni detta coppia (35') comprende un detto primo risuonatore ottico ad anello (16,16',18,18') atto a trasmettere tutti i detti segnali ottici associati alla detta prima griglia (G1) ed un detto secondo risuonatore ottico ad anello (17,17',19,19') atto a trasmettere tutti i detti segnali ottici associati alla detta seconda griglia (G2).

9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 - 8, caratterizzato dal fatto che ogni detto risuonatore ottico ad anello (16,16',16" ,17,17',17" ,18, 18',19,19') presenta un rispettivo Free Spectral Range sostanzialmente equivalente alla differenza di lunghezza d'onda fra detti segnali ottici spettralmente adiacenti all'interno delle dette prima o seconda griglie (G1)(G2).

10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3-8, caratterizzato dal fatto di comprendere una prima, una seconda ed una terza guide d'onda (11',14', 15') per la trasmissione dei detti segnali ottici (λ1, λ2, λ3, λ4); La detta terza guida d'onda (15') essendo collegata stabilmente alla detta unità di amplificazione (25) ottica; la detta prima guida d'onda (11') essendo accoppiata alla detta terza guida d'onda (15') mediante almeno una rispettiva detta coppia (35',35'')di detti risuonatori ottici ad anello (16',16'',17',17''); la detta seconda guida d'onda (14') essendo accoppiata alla detta terza guida d'onda (15') da bande opposte alla detta prima guida d'onda (11') rispetto alla detta unità di amplificazione (25) ottica mediante almeno una rispettiva detta (35',35'')coppia di detti risuonatori ottici ad anello (16'',17'',18',19').

11. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3-8, caratterizzato dal fatto di comprendere una prima, una seconda una terza, una quarta ed una quinta guida d'onda (11,12,13,14,15) per la trasmissione dei detti segnali ottici (λ1, λ2, λ3, λ4); la detta terza guida d'onda (15') essendo collegata alla detta unità di amplificazione (25) ottica; le dette prima e terza guide d'onda (11,13) essendo accoppiate alla detta quinta guida d'onda (15) da bande opposte rispetto alla detta unità di amplificazione (25) ottica mediante dei rispettivi detti primi risuonatori ad anello (16)(18); le dette seconda e quarta guide d'onda (12,14) essendo accoppiate alla detta quinta guida d'onda (15) da bande opposte rispetto alla detta unità di amplificazione (25) ottica mediante dei rispettivi detti secondi risuonatori ad anello (17)(19).

12. Metodo per amplificare una comunicazione ottica bidirezionale di tipo WDM comprendente una prima fase di amplificare dei primi segnali ottici (λ1,λ3) associati ad una prima griglia (G1) ed una seconda fase di amplificare dei secondi segnali ottici (λ2,λ4) associati ad una seconda griglia (G2); i detti primi e secondi segnali ottici (λ1,λ3 e λ2,λ4) essendo interlacciati gli uni rispetto agli altri e le dette prima e seconda griglie (G1 e G2) propagandosi l'una in direzione opposta all'altra lungo un circuito di comunicazione ottica determinato; caratterizzato dal fatto che le dette prima e seconda fase di amplificare dei detti segnali ottici (λ1,λ2,λ3,λ4) sono eseguite contemporaneamente mediante un unico elemento di amplificazione (25) ottica.

13. Metodo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che le dette prima e seconda fase di amplificare dei detti segnali ottici sono sia precedute sia seguite da delle rispettive fasi di filtrare bidirezionalmente i detti primi e secondi segnali (λ1,λ3 e λ2,λ4) ottici mediante dei mezzi di isolamento (35) ottico bidirezionali

14. Metodo secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che ogni detta fase di filtrare bidirezionalmente i detti primi e secondi segnali (λ1,λ3) (λ2,λ4) ottici comprende almeno una sottofase di accoppiare otticamente i detti primi segnali (λ1,λ3) ottici ad un primo risuonatore ottico ad anello (16,16',16'',18, 18') determinato, ed almeno una sottofase di accoppiare otticamente i detti secondi segnali (λ2,λ4) ottici ad un secondo risuonatore ottico ad anello(17,17',17'',19, 19') determinato.

15. Metodo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che ogni detta fase di filtrare bidirezionalmente i detti primi e secondi segnali (λ1,λ3) (λ2,λ4) ottici à ̈ preceduta da una fase di magnetizzare a saturazione ogni detto risuonatore ottico ad anello (16,16',16" ,17,17',17" ,18, 18',19,19').

16. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-15, caratterizzato dal fatto che ogni detta fase di filtrare bidirezionalmente i detti primi e secondi segnali (λ1,λ3) (λ2,λ4) ottici à ̈ preceduta da una fase di regolare sostanzialmente a piacere almeno una frequenza di risonanza di almeno un detto risuonatore ottico ad anello 16,16', 16" ,17,17',17" ,18, 18',19,19').