La nuova ricerca fa luce sulle dinamiche ultraveloci
Gli impulsi ottici ultracorti costituiscono uno strumento sempre più importante nei settori che vanno dalla comunicazione alla scienza medica e all'ingegneria dove è richiesta un'altissima precisione. Che si tratti della capacità di fornire energie istantanee estremamente elevate o della durata che rende questi impulsi critici per le applicazioni, la capacità di caratterizzare le loro dinamiche del campo elettrico nel tempo o nella frequenza aumenterà l'affidabilità delle attuali tecniche ottiche ultraveloci. È qui che entra in gioco il progetto INCIPIT, finanziato dall'UE. Dato il ruolo fondamentale degli impulsi ultracorti nei sistemi fotonici, il team del progetto si è concentrato sull'esecuzione di nuovi tipi di esperimenti e sullo sviluppo di dispositivi di caratterizzazione degli impulsi che sono potenzialmente più versatili ed efficienti rispetto allo stato dell'arte. Interazione luce-materia nella fotonica integrata Gli impulsi ottici possono essere caratterizzati in termini di vari parametri tra cui la durata dell'impulso, la forma spazio-temporale, l'energia e la coerenza. Sebbene le tecniche di misurazione dell’impulso ultracorto abbiano fatto molta strada negli ultimi anni, c'è ancora ampio margine di miglioramento. Inoltre la strumentazione per la caratterizzazione degli impulsi convenzionale è tipicamente voluminosa, in molti casi basata su parti in movimento. «Tecniche e dispositivi di misurazione di impulsi ultracorti precisi e versatili che sono almeno altrettanto robusti della generazione di impulsi ultracorti, sono fondamentali nello studio dell'interazione luce-materia per la scienza e la tecnologia di base», osserva il professor Marco Peccianti. Il controllo dell'interazione luce-materia è centrale in strutture fotoniche quali guide d'onda, risonatori e interferometri, in particolare nei circuiti integrati di prossima generazione. «L'utilizzo di circuiti fotonici integrati consente di ridurre le dimensioni e il consumo di energia dei dispositivi ottici e migliorare l'affidabilità, il tutto abilitando nuove funzioni», afferma il dott. Benjamin Wetzel. In INCIPIT, il lavoro teorico e sperimentale si è orientato verso lo studio delle interazioni ottiche tra impulsi ultracorti che si propagano in guide d'onda fotoniche su chip fotonici integrati. I nuovi prototipi e approcci per chip fotonici si sono dimostrati uno strumento promettente per gli impulsi ultracorti, consentendo agli scienziati di qualificare la loro natura rimuovendo elementi chiave ingombranti. Complessivamente, le attività dei ricercatori hanno portato a progressi in un ampio spettro, tra cui la dimostrazione e il controllo di nuovi stati quantici ottici, la generazione sperimentale e la caratterizzazione di tipi di impulsi ottici peculiari ed elusivi, nonché lo sviluppo di nuove fonti ottiche. Risultati notevoli includono la realizzazione di un pettine di frequenza ottica su chip, un oscillatore parametrico ottico cromatico su chip e un laser a modalità bloccata con larghezza di banda spettrale bassa. Computer e reti ottiche ultraveloci Con lo sviluppo di transistor sempre più miniaturizzati, i guadagni in termini di velocità, potenza di calcolo e riduzione delle dimensioni del dispositivo sono andati di pari passo. I chip fotonici compatibili con le attuali piattaforme elettroniche che coinvolgono impulsi ultracorti della durata di femtosecondi possono aumentare significativamente la potenza di calcolo e la velocità dei futuri sistemi fotonici e quantici, nonché spingere le future reti ottiche verso velocità di dati incredibilmente elevate. INCIPIT ha condiviso le conoscenze con la comunità di ricerca attraverso diverse pubblicazioni su riviste specializzate e presentazioni a conferenze di settore.
Parole chiave
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