Immagine al microscopio elettronico a scansione dell'uniformità e delle dimensioni risultanti dei cristalli fotonici indotti su nanofibre mediante ablazione indotta da laser a femtosecondi. Credito:University of Electro Communications
Il controllo e la manipolazione dell'interazione della luce con le nanostrutture offre la promessa di nuove e innovative applicazioni tecnologiche che vanno dai nanolaser e sensori all'informatica quantistica. Però, nonostante gli enormi progressi della nanotecnologia che hanno permesso la fabbricazione di strutture a una e due dimensioni (come le cavità di cristalli fotonici), l'integrazione efficiente di cavità di nanocristalli con le moderne fibre ottiche nelle reti di comunicazione si sta rivelando difficile.
Qui, Kohzo Hakuta e colleghi della University of Electro-Communications, Tokio, relazione sulla realizzazione di array unidimensionali di fori di dimensioni nanometriche o nanocrateri sulle superfici di nanofibre ottiche semplicemente irradiandole con un singolo impulso di luce ultracorta da un laser a femtosecondi. Si prevede che queste cosiddette cavità di cristalli fotonici basate su nanofibre troveranno nuove applicazioni nella nanofotonica e nella scienza dell'informazione quantistica.
Nello specifico, i ricercatori hanno utilizzato un laser con una lunghezza d'onda di 400 nm e una larghezza di impulso di 120 fs per ablare migliaia di nanocrateri da 50 a 250 nm di diametro con una periodicità di 350 nm su una lunghezza di 1 mm in nanofibre da 450 a 550 nm di diametro. In particolare, in questa procedura la nanofibra funge da lente e focalizza la luce laser incidente sul suo "lato ombra, " e l'utilizzo di un solo impulso elimina le imperfezioni strutturali dovute alle vibrazioni meccaniche.
Le risultanti cavità fotoniche unidimensionali hanno mostrato una forte riflettanza a banda larga e un'elevata trasmissione ottica. I ricercatori affermano, "Il forte confinamento del campo, sia trasversale che longitudinale, nelle cavità PhC a base di nanofibre e l'integrazione efficiente alle reti in fibra, potrebbe aprire nuove possibilità per le applicazioni nanofotoniche e la scienza dell'informazione quantistica".