SENSORE ELETTROOTTICO DI CAMPO ELETTRICO A MICROONDE

Verrà sperimentato lo scambio protonico in LN unitamente al processo di poling ferroelettrico su cristalli di taglio Z, per la preparazione di guide ottiche e dispositivi atti alla rivelazione “puntuale” di campi elettromagnetici. In particolare verrà sperimentato lo scambio protonico a bassa intensità (Soft PE), proprio per la sua compatibilità con il processo di poling. Il Soft PE, contrariamente ai metodi correntemente in uso per lo scambio protonico in soluzione diluita di acido benzoico, permettono di ottenere guide a bassissime perdite e/o ad elevato salto d'indice senza la drastica riduzione dei coefficienti elettro-ottici del cristallo. Un tale risultato, se associato all'opportuna progettazione di configurazioni interferometriche migliora significativamente l'entità dell’interazione elettro-ottica del LN in guida, riducendo i livelli di potenza ottica richiesti. Il dispositivo che si propone consterà di un interferometro di Mach-Zehnder a due o a tre porte su taglio del cristallo Z privo di elettrodi. Laddove dovesse risultare necessario, verrà eventualmente considerata anche la configurazione con taglio X ed elettrodi di antenna. In entrambi casi sarà necessario introdurre un certo grado di asimmetria: nel primo a livello del materiale (poling), nel secondo nella struttura del modulatore-antenna. Si ottiene così una configurazione push-pull, dove la modulazione di fase viene raddoppiata e convertita in modulazione d’ampiezza all’uscita dell’interferometro stesso. L’inversione (poling) verrà effettuata mediante applicazione di un intenso campo elettrico che, in condizioni opportune, riorienta i domini producendone una effettiva rotazione di 180° nell’intero spessore del cristallo (500 um). Verrà in particolare adoperato un sistema composto da un alimentatore ed un amplificatore pilotabili da un generatore di segnale con forma d’onda arbitraria, in una banda passante di circa 40 KHz. Per l’applicazione del campo elettrico di polarizzazione verrà costruito un apposito contenitore in perspex, valutando le tre alternative di tenuta sotto vuoto, flusso di gas anidro e immersione in olio ad alto isolamento, per evitare dannose scariche capaci di danneggiare i campioni ed alterare la misura della carica erogata. Verrà inizialmente applicato un campo elettrico dell’ordine di 20 KV/mm, sovrapponendo successivamente uno o più impulsi di tensione prodotti da un generatore di forme d’onda e amplificati fino a circa 2 KV, in modo da superare il valore di soglia per l’inversione. Gli impulsi avranno una durata dell’ordine delle centinaia di ms, ed il sistema provvederà a monitorare ed integrare in tempo reale la corrente di spostamento, adoperando tale valore per il controllo del generatore di forme d’onda. Per l’evidenziazione dei domini polarizzati verrà utilizzato l’attacco con soluzione tamponata al 50% di acido fluoridrico, adottando l’accorgimento di rigenerare la soluzione stessa per tutta la durata dell’attacco, in modo da garantire l’uniformità del processo di rivelazione dei domini. Nel caso dei cristalli Z-cut la configurazione degli elettrodi antenna risulterebbe particolarmente problematica dal punto di vista della realizzazione tecnologica, e si ritiene di gran lunga vantaggiosa la configurazione adottata senza elettrodi e con regione “polata”. L’utilizzo di antenne, con tutti i problemi aggiuntivi di misura e tecnologici connessi, potrà essere invece considerata nel caso si decida di effettuare la sperimentazione su cristalli di taglio X. Alla fine del primo anno sarà conclusa, in collaborazione con le altre UU.OO, la parte di progettazione e simulazione del primo prototipo del sensore. All’inizio del secondo anno si realizzerà il dispositivo in configurazione da banco ottico con accoppiamento ingresso/uscita di tipo “end-fire”. In funzione delle residue disponibilità finanziarie verrà infine affron