Ingegnerizzazione in 1D e 2D su scala sub-micrometrica e nanometrica della non linearità di componenti ottici in Niobato e Tantalato di Litio

Progetto: Research project

Dettagli progetto

Description

La Ricerca intende integrare le capacità dei Proponenti di progettazione, di sviluppo tecnologico e di comprensione delle fenomenologie non lineari, per poter elaborare in maniera completamente ottica le proprietà spettrali e temporali di segnali ultraveloci. L’obiettivo finale del progetto è lo studio di una nuova classe di componenti, periodici e aperiodici, nanostrutturati in 1D e 2D, realizzati su una piattaforma multifunzionale in Niobato e in Tantalato di Litio (LN ed LT). La disponibilità di soluzioni di questo tipo rappresenta un nodo critico per lo sviluppo attuale dell'ottica integrata non lineare, in quanto permetterebbe di sperimentare configurazioni di estremo interesse scientifico che hanno applicazione nei settori delle TLC, dello Spazio, della Difesa, della Biologia, della Chimica, della Spettroscopia e della Metrologia.Le Unità di Brescia, di Palermo e di Roma3 propongono la realizzazione e la validazione di componenti integrati nano strutturati in grado di elaborare segnali ottici ad altissima frequenza di cifra. Per portare a compimento questa ricerca interdisciplinare diverse competenze teoriche, tecnologiche e sperimentali devono essere integrate: si intendono utilizzare i nuovissimi paradigmi di progettazione di dispositivi fotonici dell’Unità di Brescia, fabbricare i componenti progettati con una tecnologia innovativa dell’Unità di Palermo -che consente di ingegnerizzare nano strutture a livello della suscettibilità del second’ordine- compatibile con i processi di fabbricazione di guide d'onda e, infine, caratterizzare tali dispositivi impiegando gli strumenti di diagnostica e le sorgenti laser dell’Unità di Roma3 pulsate ai fs e ps.La tecnologia individuata per creare le nanostrutture è quella della polarizzazione periodica superficiale (SPP, Surface Periodic Poling), che ha già permesso ai Proponenti di dimostrare strutture periodiche con passo fino a 200 nm su LN e 750 nm su LT stabilendo veri record delle tecnologie “sub-micron” su tali materiali. La ricerca, in ambito tecnologico consentirà di ottenere domini anche delle dimensioni di 100 nm con profondità di diversi micron e verrà estesa dallo studio 1D a quello 2D. La tecnologia verrà validata ed i processi verranno ottimizzati per garantire la ripetibilità. Nel caso degli effetti non lineari, la configurazione guidata è ancora più efficiente di quella di volume perché le elevate intensità di campo richieste possono essere ottenute con valori relativamente modesti della potenza immessa. La configurazione in ottica integrata, inoltre, riduce dimensione e costi dell’elaborazione ottica dei segnali. Nel progetto saranno quindi studiati dall’unità tecnologica processi di fabbricazione di guide d’onda a scambio protonico (PE) che consentano di mantenere la non linearità intrinseca dei cristalli e di garantire basse perdite.L’approccio alla progettazione che, nel contesto di una tecnologia in grado di controllare su scala submicro- e nano-metrica la non linearità, si seguirà, è basato sulla teoria del controllo ottimo e si ritiene che ciò consentirà di progettare sintetizzatori capaci di ottenere la forma di impulso e la lunghezza d’onda desiderate attraverso un processo di conversione parametrica. Il modello di progettazione teorico e numerico estenderà l’uso di sintetizzatori nonlineari di impulsi ottici basati su non linearità del secondo ordine nel regime di alta efficienza di conversione. L’attività teorica riguarderà anche la messa a punto di codici di calcolo e la simulazione/progetto di strutture bidimensionali in LN e in LT nanostrutturato, per il radd

Layman's description

L’attività di Ricerca ha come unico, innovativo e ambizioso obiettivo l'elaborazione nello spettro e nel tempo di segnali ultraveloci in maniera completamente ottica e attraverso nuovi paradigmi di progettazione. In sintesi, si intende studiare e realizzare una nuova classe di componenti fotonici, periodici e aperiodici, nanostrutturati in 1D e 2D, realizzati su una piattaforma multifunzionale in Niobato e in Tantalato di Litio (LN ed LT).Sono stati identificati e definiti dei “work package” (WP) trasversali e generali per tutta la durata del progetto e specifici per il raggiungimento nei 2 anni di attività di risultati verificabili nel primo semestre, a un anno e 1/2 e a fine biennio. I WP specifici, suddivisi fra le varie unità, saranno integrati nei WP generali per garantire l’unità del progetto, la coerenza ed il raggiungimento dell’obiettivo finale.
StatoFinito
Data di inizio/fine effettiva9/22/089/22/10