Design optomeccanico di un sistema ottico per QKD in spazio libero

Le reti per la distribuzione di chiavi quantistiche (QKD) necessitano di collegamenti ottici in free-space per coprire distanze superiori alla portata dei collegamenti in fibra ottica. Nel caso di reti intermodali (IM-QKD) questi due tipi di collegamento sono integrati nella stessa rete ma richiedono l’impiego di trasmettitori e ricevitori ottici in free-space. Il trasmettitore riceve in input un fascio laser in fibra ottica singolo-modo e si occupa di magnificare, collimare ed emettere quest’ultimo. Dopo la propagazione in free-space il ricevitore corregge le perturbazioni dovute alla turbolenza atmosferica e accoppia in fibra ottica singolo-modo il fascio ricevuto. Il gruppo Quantum Future dell’Università di Padova ha progettato un sistema per IM-QKD testato su un link in free-space di 620 metri tra il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e il Dipartimento di Fisica e Astronomia. Questa tesi si occupa di progettare un terminale optomeccanico per il sistema di IM-QKD citato precedentemente massimizzando la compattezza, la trasportabilità e l’automazione di alcuni apparati, contenendo i costi. Nello specifico è richiesta la progettazione meccanica dei contenitori, completi di tutti i componenti, utilizzati per trasmettitore e ricevitore ottico e per la strumentazione necessaria al loro corretto funzionamento. Inoltre, è stata svolta l’automazione della correzione tip-tilt di uno specchio a 45° utile per centrare il fascio nell’accoppiamento in fibra ottica massimizzandone l’efficienza. Infine, è stato studiato in laboratorio il funzionamento di quest’ultimo componente per caratterizzarne lo spostamento angolare in funzione del movimento lineare degli attuatori e per determinare la minima risoluzione angolare ripetibile.