Conclusioni
Conclusioni
L’analisi svolta in questo lavoro riguarda principalmente le tecniche di
mascheratura e codifica di segnali ripetitivi trasmessi su un sistema di
comunicazione ottico tutto-fibra in terza finestra denominato “master-slave” ed
operante con larghe portanti caotiche. La coppia di laser DFB impiegata,
selezionata in close proximity dalla Optospeed, è stata ben testata in una
configurazione sperimentale back-to-back ad anello chiuso ed in cavità corta in
aria, indicata come la più promettente per gli esperimenti di crittografia ottica
caotica. Sono state eseguite preliminarmente prove di sincronizzazione
aggiungendo al setup un amplificatore ottico a semiconduttore con relative fibre
connettorizzate, per valutare l’effetto dell’elevata iniezione del master nello
slave, così come l’incidenza del rumore del SOA sullo stato di correlazione tra le
forme d’onda fotorivelate: i risultati ottenuti hanno evidenziato una differenza
monte-valle nell’inviluppo spettrale della somma passiva di circa 20 dB, vale a
dire un coefficiente di correlazione tra i canali di uscita maggiore dell’ 80%.
Successivamente, sono state analizzate e confrontate sperimentalmente due
metodologie distinte per occultare messaggi nel caos generato: le tecniche di
mascheratura caotica e quelle a codifica di fase. Alla prima categoria
appartengono i seguenti schemi proposti: l’Additive Chaos Masking (impiega un
terzo laser in trasmissione, finemente accordato in con il master), il Chaos
Shift Keying (utilizza un minor numero di componenti giacché si modula
m
direttamente I laser
), il Chaos Modulation (richiede un modulatore d’intensità
esterno in fibra potenzialmente molto veloce, ma necessita di un amplificatore
ottico per sopperire alle perdite introdotte). Per mezzo di queste tecniche si è
proceduto alla trasmissione di singole portanti sinusoidali al GHz e di portanti
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modulate AM in bassa e media frequenza, ben coperte dal caos del master (sia
nel dominio della frequenza che in quello del tempo) ed estratte a partire dallo
spettro della differenza, sostanzialmente con lo stesso rapporto segnale-rumore.
Gli schemi a codifica di fase studiati, On-Off Phase Shift Keying e Phase
Modulation, si avvalgono di un cristallo elettroottico in Tantalato di Litio
(LiTaO3, si veda la Figura 4.1 per i dettagli) inserito nella cavità corta
dell’emettitore e modulato esternamente in bassa frequenza (nel campo dei
KHz) con segnali ripetitivi, più o meno ampi (da qualche decina ad un centinaio
di Volt) a seconda della tecnica usata e delle condizioni di allineamento del
sistema. È stata dimostrata sperimentalmente la codifica, la trasmissione e la
decodifica di tali segnali con un buon rapporto segnale-rumore, verificando
inoltre, in presenza di modulazione di fase poco profonda, l’assenza di sensibili
cambiamenti di ampiezza e di forma nello spettro RF del master (importante per
la sicurezza). Con lo schema PM è stato trasmesso e decodificato un segnale
sinusoidale a 18 KHz, impiegando nel cammino di interconnessione del master
con lo slave l’amplificatore a semiconduttore (adoperato anche negli altri
esperimenti a codifica di fase eseguiti, per aumentare l’iniezione e/o compensare
le perdite) ed un rocchetto di fibra SMR lungo 2 Km.
Nel corso dell’attività sperimentale svolta è stato evidenziato un ulteriore
metodo di demodulazione di segnali codificati in fase osservando solo l’uscita
del laser slave. Tale possibilità, confermata ora da prime simulazioni numeriche,
in futuro potrebbe costituire un metodo di estrazione del messaggio veloce e
sicuro, oltre che facile da implementare.
Il requisito di aumentare il più possibile la banda di modulazione, ha comportato
la realizzazione di una struttura schermante in alluminio fornita di finestre
ottiche che circonda il cristallo, fonte di interferenza elettromagnetica in media
ed alta frequenza non solo ai danni del vicino laser trasmettitore. A causa delle
suddette aperture circolari, praticate nella scatola per permettere il lancio del
fascio, non si è in grado di abbattere la modulazione d’ampiezza spuria
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derivante dall’ ”effetto antenna” del cristallo che emette radiazione alle
frequenze di modulazione. Pertanto, è stata proposta una configurazione
alternativa che vede inserito un modulatore di fase integrato nella cavità, ora non
più corta, ed ibrida, del master. In tal modo il problema dell’interferenza
verrebbe risolto, pagando in termini di complessità realizzativa (potrebbe
occorrere infatti un meccanismo di stabilizzazione termica e meccanica, poiché
le cavità devono rimanere agganciate in lunghezza entro frazioni di ).
Gli studi futuri continueranno ad orientarsi, sia con attività sperimentali che con
l’ausilio di modelli matematici, sulle tecniche a modulazione di fase cercando di
ottenere prestazioni sempre migliori, lavorando anche sulle configurazioni
proposte. Un aspetto sicuramente interessante è la sincronizzazione (e la
successiva codifica) di regimi caotici sempre più complessi ad elevata ampiezza
spettrale. Contemporaneamente verranno approfonditi altri aspetti al fine di
realizzare in laboratorio sistemi in fibra che possano simulare più da vicino la
trasmissione dei segnali effettivamente presenti lungo le reti reali (considerando
effetti di dispersione, non linearità), utilizzando le tecniche della crittografia
ottica caotica.
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