Il pettine di frequenza apre la strada alla fotonica compatta di alta precisione
I ricercatori dell'EPFL, della Colorado School of Mines e della China Academy of Science hanno sviluppato un pettine di frequenza elettro-ottico a banda ultra larga che raggiunge una spettacolare copertura spettrale di 450 nm. Il chip basato sul tantalato di litio richiede una potenza 20 volte inferiore rispetto ai progetti precedenti e potrebbe inaugurare una nuova era di miniaturizzazione ed efficienza nella fotonica.
I pettini di frequenza sono strumenti essenziali nell’ottica moderna. Consentono misurazioni di alta precisione e sono utilizzati nelle telecomunicazioni, nel monitoraggio ambientale e persino nell’astrofisica. Finora, però, è stato difficile realizzare soluzioni compatte ed efficienti dal punto di vista energetico.
Il nuovo design del generatore a pettine elettro-ottico sviluppato da un team di ricerca internazionale sta rivoluzionando questa tecnologia. Con oltre 2000 linee di pettine su un’area di appena 1 cm², offre una precisione e una compattezza senza pari.
Il tantalato di litio come componente chiaveAl centro dello sviluppo c’è il tantalato di litio (LTO), un materiale che ha una birifrangenza 17 volte inferiore rispetto al niobato di litio. Questa proprietà riduce l’interferenza tra le onde luminose, consentendo una generazione di pettine uniforme e stabile.
Combinando i circuiti a microonde e ottici su un’unica piattaforma, il team è riuscito a sviluppare un’architettura integrata a tripla risonanza, in cui tre campi – due ottici e uno a microonde – risuonano armoniosamente.
Efficienza energetica e versatilitàUn progresso decisivo è il requisito energetico significativamente ridotto: il nuovo design richiede una potenza a microonde quasi 20 volte inferiore rispetto ai modelli precedenti. Inoltre, il design compatto consente una pratica integrazione nei sistemi fotonici che in precedenza si affidavano a soluzioni ingombranti e ad alto consumo energetico.
Applicazioni potenziali nelle industrie high-tech
- Robotica: misurazioni laser di alta precisione per sistemi autonomi
- Spettroscopia e tecnologia dei sensori: rilevamento accurato dei gas e analisi ambientali
- Telecomunicazioni: reti ottiche più efficienti con un consumo energetico ridotto
Una pietra miliare per la fotonicaIl nuovo design dimostra il potenziale della co-integrazione della tecnologia a microonde e fotonica per le applicazioni future. Combinando alta precisione, basso consumo energetico e design compatto, questo sviluppo potrebbe rappresentare una svolta per le tecnologie ottiche.