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Tecniche di ottica non lineare, fotonica al silicio con nanofili

nanofili in silicio

L’ottica non lineare è nata circa mezzo secolo fa quando con il laser nacque la necessità di produrre effetti che non fossero lineari. Da lì sono nate applicazioni nuove come i puntatori laser. Il silicio è entrato a forza nel campo e nuove opportunità di impiego sono nata per la fotonica.

È stato dimostrato che nanocavi in silicio possono essere utilizzati come potenti strumenti per la manipolazione della luce ora che vengono prodotti con tecnologia standard. Date le loro sezioni molto molto piccole, i cavi guiderebbero la luce in zone altrettanto piccole con effetti di potenza modesta, ma utilizzabili sui chip.

Nanofili in silicio

Il silicio offre molti vantaggi e le sue proprietà non lineari dipendono anche dalla tensione applicata e dalla strutturazione della luce che è data dal contrasto di rifrazione tra il nucleo della guida d’onda e dal rivestimento utilizzato. L’indice di rifrazione del silicio è di 3,5 e la sezione del nanofilo può arrivare ad essere inferiore a 0,1 mm2. Le fibre ottiche e i nanofili di silicio sono completamente differenti in quanto a forma, lo si può notare nel disegno. La dispersione dipende molto dalla geometria della guida d’onda quindi è possibile utilizzare la forma migliore in relazione all’uso che se ne deve fare.

Primi esperimenti con i nonofili in silicio

I primi esperimenti sono stati fatti all’Università della California, a Los Angeles, nel 2000, da Ricardo Claps e i suoi colleghi che si resero conto del potenziale di questo sistema. Nei nanofili di silicio, come nelle fibre ottiche, c’è l’auto modulazione della fase.

Applicazioni della optolettronica

Attraverso l’utilizzo dei nanofili di silicio è possibile gestire la luce in vari modi, ma soprattutto le maggiori potenzialità si hanno nell’impiego per alta capacità di comunicazione dei dati e di trasformazione oppure per i chip, per la rimodellazione degli impulsi e dei segnali. Attualmente la fotonica in silicio non lineare sta attraversando il suo momento più entusiasmante e molte frontiere stanno venendo esplorate in questa nuova tecnologia. Certo, alcuni limiti ci sono, ma superarli è l’obiettivo che si sono posti nel lavorare e studiare queste possibilità. In pratica questi nanofili possono essere utilizzati per le telecomunicazioni in banda con la possibilità di avere un maggio guadagno parametrico in decibel. Le sorgenti laser però devono essere buone e la luce potrebbe essere sintonizzata attorno ai 2388 nm.

Conclusioni

Non è facile entrare nell’ottica e comprendere tutte le possibili applicazioni di questi nuovi strumenti e tecnologie, ma pare che gli “addetti ai lavori” abbiano valutato che i segnali sono molto incoraggianti e gli sviluppatori hanno in vantaggio di partire da studi consolidati su fibre ottiche e fotoniche, devono solo aggirare i limiti del silicio, ma fa parte del lavoro. Andando avanti poi le ricerche faranno si che i costi per queste nuove tecnologie siano sempre inferiori e che i nanofili impiegati per la trasmissione sulle reti metropolitane a breve e lungo raggio anche perché la potenza che sembrano richiedere non è molta. Maggiori informazioni e diagrammi delle ricerche li trovate in optaiq, con anche tutte le dimensioni dei nanofili, la potenza di trasmissione e molto altro.

 

 

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