Orologi ottici per applicazioni spaziali
Il progetto CHRONOS (Route to on-chip resonating optical clocks via nonlinear optics) ha studiato nuovi principi operativi per il controllo del bloccaggio di fase nei pettini di frequenze ottiche (OFC) guidati mediante microcavità. L’obiettivo riguarda la costruzione di orologi ottici di precisione con tassi di ripetizione ultra elevati. Il progetto del lavoro si basava su un nuovo principio con accoppiamento di modi per laser a elevato tasso di ripetizione (> 200 GHz) con risonatore non lineare di alta qualità in una cavità laser a fibra. Tale sistema garantisce un treno di impulsi stabile con accoppiamento di modi, offrendo un metodo semplice ed efficace per bloccare la fase di un OFC indotta dalla miscelazione di quattro onde all’interno di microrisonatori. In modo sorprendente, il design è costituito da una semplice cavità in fibra. La fibra è l’elemento attivo che fornisce il guadagno necessario per l’emissione di luce laser, mentre il microrisonatore è responsabile per la miscelazione d’onda dei modi. La progettazione dei parametri di controllo per il laser a cavità nidificata è stata compiuta. Lo schema laser, che costituisce la base della più recente generazione di coppie di fotoni correlati a croce, è stato pubblicato sulle riviste Optics Express e Nature Communications. Lo studio sperimentale del laser ha mirato a un insieme più generale di filtri non lineari, portando alla dimostrazione di un regime con accoppiamento di modi alternativo. Questi risultati sono stati recentemente presentati presso conferenze internazionali e sono in fase di preparazione per la pubblicazione. Lo studio dettagliato sulla dinamica relativa alla miscelazione a quattro onde sviluppato ha consentito un’analisi sulla stabilità dei raggi ottici, pubblicata nel Physical Review Letters, con conseguenze interessanti per la scrittura laser a guide d’onda ottiche. È stato sviluppato e pubblicato un approccio innovativo per la caratterizzazione del rumore relativo al laser. Lo studio non solo vanta il valore scientifico-tecnologico discusso in precedenza, ma ha dimostrato il potenziale di sviluppare un semplice banco di prova per tutti gli usi, facile da gestire e molto versatile, per una classe generale di tecnologie ottiche. Il progetto è stato impegnativo a livello teorico e sperimentale: ha mirato alla definizione di una nuova classe di orologi ottici realizzabili mediante l’uso di approcci avanzati nella scienza non lineare, producendo nuove conoscenze fondamentali e interdisciplinari. Di conseguenza, ha comportato miglioramenti nella competitività dell’industria europea della fotonica, attraverso lo sviluppo di fonti fotoniche economicamente vantaggiose e ultraveloci per una vasta gamma di applicazioni.
Parole chiave
Orologi ottici, laser, CHRONOS, ottica non lineare, pettini di frequenze ottiche, risonatori
