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Piccolo chip che controlla più raggi laser

17.04.2023

Gli ingegneri del National Institute of Standards and Technology degli Stati Uniti hanno sviluppato dispositivi su scala di chip per controllare simultaneamente il colore, la messa a fuoco, la direzione del movimento e la polarizzazione di più fasci di luce laser. Lo sviluppo è adatto alla creazione di sensori portatili e dispositivi quantistici.

I sistemi ottici tradizionali, che consentono di controllare anche un solo raggio laser, rappresentano una struttura di grandi dimensioni delle dimensioni di un tavolo da pranzo. Ospita molti obiettivi, polarizzatori, specchi e altri dispositivi. Per creare sensori portatili e computer quantistici saranno necessari chip in miniatura.

I ricercatori hanno combinato due tecnologie a livello di chip: circuiti integrati fotonici, che utilizzano minuscoli canali trasparenti e altri microcomponenti per la luce; e una fonte di ottica non convenzionale nota come metasuperficie ottica. Tali superfici sono costituite da lastre di vetro con milioni di minuscole strutture alte solo poche centinaia di miliardesimi di metro che manipolano le proprietà della luce senza la necessità di ottiche ingombranti.

Il sistema per formare più fasci laser (frecce blu) e controllarne la polarizzazione è costituito da tre componenti: un accoppiatore evanescente (EVC), che dirige la luce da un dispositivo all'altro; meta-griglia (MG), luce diffusa; e la metasuperficie (MS), una piccola superficie vetrosa costellata da milioni di pilastri che fungono da lenti.

In una serie di esperimenti, i ricercatori hanno dimostrato che un singolo chip fotonico svolgeva il lavoro di 36 componenti ottici controllando simultaneamente la direzione, il fuoco e la polarizzazione (il piano in cui un'onda luminosa oscilla mentre si muove) di 12 raggi laser, divisi in quattro diversi colori. Hanno anche dimostrato che un minuscolo chip potrebbe dirigere due raggi di colori diversi in modo che funzionino in parallelo. Questo è necessario per creare orologi atomici.

I ricercatori notano che continuano a lavorare su un sistema ottico a tutti gli effetti basato sul chip. Finora, la luce laser non è ancora abbastanza potente da raffreddare gli atomi alle temperature ultra basse richieste per orologi atomici avanzati in miniatura.

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Nuovo metodo per creare batterie potenti 08.05.2024

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Contenuto alcolico della birra calda 07.05.2024

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Notizie casuali dall'Archivio

Vetro idrorepellente 16.01.2008

Gli scienziati statunitensi hanno creato un rivestimento in vetro superidrofobico.

"L'acqua è completamente incapace di inumidire il nuovo materiale che abbiamo creato. È improbabile che sia utile per realizzare un impermeabile. Ma come rivestimento per il fondo di una nave o per i supporti di un ponte, può risparmiare molta energia e denaro, ” afferma John Simpson dell'Oak Ridge Laboratory (USA).

Il segreto del materiale sta nella sua superficie. La nanostruttura creata lì non consente all'acqua di entrare in contatto con un solido, mantenendo uno strato d'aria costante tra di loro. Per ottenere un'idrofobicità così forte, Simpson ha prima fuso il vetro borosilicato.

Quindi resistette ad alta temperatura e il lingotto si ruppe in due fasi: in esso apparvero aree occupate da vetro borato. Il lingotto è stato macinato in una polvere fine, quindi il vetro borato è stato inciso. Le polveri risultanti hanno acquisito l'aspetto di coralli microscopici con rami nanometrici. Sono stati trattati con reagenti e la superficie è diventata idrofila da idrofobica.

Le dimensioni dei nanostrand e le distanze tra di loro sono così piccole che la tensione superficiale allunga il film d'acqua tra le loro estremità. "A differenza dei noti rivestimenti superidrofobici, che non escono mai dal laboratorio, la polvere di vetro non è affatto costosa ed è facile da realizzare", afferma John Simpson.

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