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    Il team di ricerca sviluppa un nuovo modo per realizzare la fotonica integrata

    Il dottorando UD Zi Wang lavora in un laboratorio di ottica a Evans Hall. Credito:Università del Delaware

    I segnali di un faro alle navi in ​​mare sono un primo esempio di comunicazione ottica, l'uso della luce per trasmettere informazioni. Oggi, i ricercatori nel campo della fotonica integrata utilizzano principi di comunicazione ottica per costruire dispositivi ad alta tecnologia, come computer velocissimi, che utilizzano la luce invece dell'elettricità.

    All'Università del Delaware, un gruppo di ricerca guidato da Tingyi Gu, professore assistente di ingegneria elettrica e informatica, ha progettato una piattaforma fotonica integrata con un metallo unidimensionale, una lente sottile che può essere progettata su scala nanometrica per focalizzare la luce in un modo specifico, e metasuperfici, piccole superfici realizzate con nanostrutture per manipolare la luce trasmessa o riflessa, che limitano la perdita di informazioni. Il team ha recentemente descritto il proprio dispositivo nel diario Comunicazioni sulla natura .

    "È un nuovo modo per ottenere la fotonica integrata rispetto al modo convenzionale, " ha detto il dottorando Zi Wang, il primo autore del saggio.

    Il team ha fabbricato un minuscolo metallo su un chip a base di silicio programmato con centinaia di minuscole prese d'aria, consentendo l'elaborazione parallela del segnale ottico tutto all'interno del minuscolo chip. Hanno dimostrato un'elevata trasmissione del segnale con una perdita di meno di un decibel su una larghezza di banda di 200 nanometri. Quando hanno messo insieme tre delle loro metasuperfici, hanno dimostrato le funzionalità della trasformazione e della differenziazione di Fourier, tecniche importanti nelle scienze fisiche che suddividono le funzioni in parti costituenti.

    Un team di ricerca dell'Università del Delaware ha fabbricato un minuscolo metallo - una lente sottile che può essere progettata su scala nanometrica per focalizzare la luce in un modo specifico - su un chip a base di silicio programmato con centinaia di minuscole fessure d'aria, consentendo l'elaborazione parallela del segnale ottico tutto all'interno del minuscolo chip. Credito:Università del Delaware

    "Questo è il primo documento a utilizzare metasuperfici a bassa perdita sulla piattaforma fotonica integrata, " ha detto Gu. "La nostra struttura è a banda larga e a bassa perdita, che è fondamentale per comunicazioni ottiche efficienti dal punto di vista energetico."

    Cosa c'è di più, il nuovo dispositivo sviluppato in UD è molto più piccolo e leggero dei dispositivi convenzionali del suo tipo. Non richiede l'allineamento manuale delle lenti, quindi è più robusto e scalabile rispetto alle tradizionali piattaforme ottiche free-space, che richiedono un'enorme pazienza e tempo per l'installazione.

    Questo nuovo dispositivo potrebbe avere applicazioni nell'imaging, rilevamento ed elaborazione delle informazioni quantistiche, come l'ottica di trasformazione su chip, operazioni matematiche e spettrometri. Con più sviluppo, questa tecnologia potrebbe essere utile anche nell'apprendimento profondo e nelle applicazioni di rete neurale nell'informatica.

    "È solo molto più veloce delle strutture convenzionali, " ha detto Gu. "Ci sono ancora molte sfide tecniche quando si tenta di controllarle attivamente, ma questa è una nuova piattaforma con cui stiamo iniziando e su cui stiamo lavorando".

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