Innovazione elettro-ottica: sviluppato nuovo metodo per controllare e manipolare segnali ottici - METEO GIORNALE: primo sito meteo italiano di Previsioni MeteoInnovazione elettro-ottica: sviluppato nuovo metodo per controllare e manipolare segnali ottici - METEO GIORNALE: primo sito meteo italiano di Previsioni Meteo
Una nuova frontiera nella manipolazione dei segnali ottici
Un gruppo di ricercatori dell’Università Friedrich Schiller di Jena, in Germania, ha sviluppato un innovativo metodo per controllare e manipolare i segnali ottici. La tecnica consiste nell’incorporare uno strato di cristalli liquidi all’interno di guide d’onda create mediante scrittura laser diretta. Questo dispositivo ibrido consente un controllo elettro-ottico della polarizzazione della luce, aprendo nuove prospettive per dispositivi integrati fotonici compatti e circuiti fotonici complessi basati su guide d’onda scritte con laser femtosecondo.
Un connubio tra tecnologie chiave
La scrittura laser con impulsi femtosecondo rappresenta un approccio promettente per massimizzare il numero di guide d’onda su un singolo chip, poiché consente di scrivere all’interno del materiale e non solo sulla superficie. Questo processo implica la focalizzazione di un fascio laser intenso all’interno di un materiale trasparente. Quando l’intensità ottica è sufficientemente elevata, il fascio modifica il materiale illuminato, agendo come una sorta di penna con precisione micrometrica.
Tuttavia, la difficoltà di modulare il segnale ottico nelle guide d’onda create con questa tecnologia rappresenta una sfida significativa. Poiché una rete di comunicazione completa richiede dispositivi in grado di controllare il segnale trasmesso, la ricerca attuale esplora nuove soluzioni per superare questo limite.
Il vantaggio dell’approccio ibrido
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno combinato due tecnologie fotoniche fondamentali incorporando uno strato di cristalli liquidi all’interno di una guida d’onda. Quando il fascio che si propaga all’interno della guida d’onda entra nello strato di cristalli liquidi, modifica la fase e la polarizzazione della luce quando viene applicato un campo elettrico. Il fascio modificato viaggia quindi attraverso la seconda sezione della guida d’onda, risultando in un fascio con proprietà modulate.
Questa ibridazione consente di accedere ai vantaggi di entrambe le tecnologie nello stesso dispositivo: una grande concentrazione di luce dovuta all’effetto di guida e un ampio grado di sintonizzabilità associato ai cristalli liquidi. Questa ricerca apre la strada all’utilizzo delle proprietà dei cristalli liquidi come modulatori in dispositivi fotonici che hanno guide d’onda incorporate in tutto il loro volume.
Sebbene la modulazione ottica nelle guide d’onda scritte con laser femtosecondo sia stata precedentemente ottenuta riscaldando localmente la guida d’onda, l’uso di cristalli liquidi nel nuovo lavoro consente un controllo diretto della polarizzazione. Questo approccio presenta diversi vantaggi potenziali: minor consumo di energia, possibilità di indirizzare singole guide d’onda nel volume indipendentemente e minore interferenza tra guide d’onda adiacenti.
Per testare i dispositivi, i ricercatori hanno iniettato luce laser nella guida d’onda e poi variato la tensione applicata allo strato di cristalli liquidi, modulando così la luce. La polarizzazione misurata all’uscita variava come previsto dalla teoria. Hanno inoltre scoperto che l’integrazione dei cristalli liquidi con le guide d’onda lasciava invariate le proprietà di modulazione dei cristalli liquidi.
È importante sottolineare che questo studio rappresenta solo una prova di concetto e che sarà necessario ulteriore lavoro prima che la tecnologia sia pronta per applicazioni pratiche. Ad esempio, il dispositivo attuale modula ogni guida d’onda nello stesso modo, quindi si sta lavorando per ottenere un controllo indipendente su ogni guida d’onda.
La ricerca, pubblicata sulla rivista Optical Materials Express, rappresenta un passo significativo verso lo sviluppo di dispositivi fotonici integrati in grado di elaborare grandi quantità di dati, con potenziali applicazioni nei centri dati e in altre applicazioni che richiedono un’intensa elaborazione dei dati.
