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FOTONICA/ Addomesticare la luce per spiare l'interno dei circuiti ottici

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Un circuito fotonico con microcontrollori termici e CLIPP  Un circuito fotonico con microcontrollori termici e CLIPP

Misurare l’intensità luminosa senza assorbire nemmeno un fotone (una particella di luce): si direbbe una mission impossible; è un po’ come calcolare la portata di un liquido che scorre all’interno di un tubo, senza far uso di rubinetti o di sonde che ne disturbino il flusso. E invece due ricercatori del Politecnico di Milano hanno dimostrato che è possibile, realizzando il primo “osservatore di luce” non invasivo: un dispositivo molto semplice, costituito da due contatti metallici (solitamente d’oro) del diametro di un capello (100 micrometri) e posti ben distanti dal fascio di luce per non perturbarne le caratteristiche.

Il sistema, denominato CLIPP (ContactLess Integrated Photonic Probe), effettua una misurazione a distanza, senza contatto, ma allo stesso tempo è così sensibile da permettere di "spiare i fotoni", di seguirne le orme e individuare dove e quando sono passati; è una possibilità, finora inedita, di osservare i fotoni senza distruggerli, per non distruggere anche l’informazione che portano.  

L’invenzione è stata ideata, realizzata e brevettata da Francesco Morichetti e Marco Carminati, due giovani assegnisti del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria (DEIB) del Politecnico di Milano, che l’hanno descritta in un articolo sulla rivista della IEEE Selected Topics in Quantum Electronics. La rilevanza del risultato scientifico è stata “messa in luce” (possiamo proprio dire così!) anche da Nature Photonics, la rivista di riferimento nel mondo della fotonica.

Aumentano così le nostre capacità di manipolare i segnali luminosi e sfruttarne appieno le potenzialità; allo stesso tempo viene fatto un grande passo verso la penetrazione delle tecnologie fotoniche nella vita di tutti i giorni, aprendo scenari che vanno dai biosensori ultrasensibili, ai data center ad elevatissima capacità, ai computer ottici. Ne parliamo con Francesco Morichetti.

Come funziona il dispositivo CLIPP, su che principi si basa?

Il dispositivo CLIPP misura l’intensità di luce che passa in una guida ottica sfruttando le piccole, ma inevitabili, modifiche delle caratteristiche dal materiale indotte dal passaggio dei fotoni. Ad esempio, nei circuiti ottici realizzati in silicio, una delle tecnologie più impiegate nella fotonica integrata, il passaggio della luce genera una piccola e temporanea quantità di cariche elettriche sulla superficie. Per semplificare, possiamo dire che la guida ottica può essere vista come un filo (di larghezza inferiore a meno di un millesimo di millimetro), la cui resistenza elettrica cambia leggermente in base a quanta luce sta transitando all’interno.



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