Fotonica

Bananizzato da vieri il 15 apr 2010 in Scienza | 0 commenti

I fotoni sono i componenti elementari della luce. La fotonica è la scienza che ne studia il comportamento e ne sfrutta le proprietà per applicazioni tecnologiche nel campo dell’ottica, del laser, della microelettroncia e in molti altri campi. La fotonica nasce nel 1960 con l’invenzione del laser e probabilmente segnerà una nuova era tecnologica: dopo quella dominata dalla meccanica, dall’elettricità e dall’elettronica, si passerà all’universo della luce, che si avvia a diventare l’energia del futuro.

Rispetto a quelli elettronici i dispositivi fotonici sono più efficienti, veloci, capaci e precisi e presentano minori interferenze e perdite di potenza, quindi si progettano nuovi apparati in cui l’elettrone è sostituito dal fotone, in particolare dispositivi ottici utilizzati per trasmettere e memorizzare quantità impressionanti di dati. Tra gli apparecchi che utilizzano queste tecnologie, i quali sono molto diffusi, troviamo apparecchi per leggere e scrivere i CD, DVD e i lettori ottici dei codici a barre (come quelli alla cassa del supermercato). Nelle telecomunicazioni e nella telefonia i fotoni trasmettono, lungo i cavi in fibra ottica, un maggior numero di bit al secondo e nei computer permetteranno di lavorare con frequenze molto superiori alle attuali.

In particolare tre sono le direzioni lungo le quali la fotonica si sta sviluppando, anche se con tempi diversi: A) le reti di distribuzione dei dati utilizzanti fibre ottiche B) i dispositivi ottici che sostituiscono sensori, come i radar, che consentono di ridurre i disturbi del telerilevamento e di aumentare la larghezza della banda di frequenza, e quindi la potenzialità di trasmissione a distanza; C) i dispositivi digitali ottici che elaborano le informazioni sotto forma di fotoni anziché di elettroni che potrebbero comportare un aumento di potenza di elaborazione di alcuni ordini di grandezza.

Uno dei settori di ricerca più attivi è lo sviluppo d’apparecchiature per l’emissione d’impulsi laser ultrabrevi, che consentiranno di studiare a livello microscopico molti dei processi elettronici che avvengono a livello molecolare e durante gli stati di transizione della materia. La tecnologia laser che consente di generare degli impulsi di luce ultrabrevi (siamo sull’ordine di grandezza degli attosecondi ovvero 1×10-18 secondi ), si chiama ottica ultraveloce. Ricercatori del centro ULTRAS dell’INFM-CNR e del dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano sono riusciti a generare impulsi della durata di 130 attosecondi. Internet, la telefonia mobile e i sistemi di navigazione satellitare si basano proprio sula capacità di generare e misurare questi impulsi di luce ultrabrevi.

La fotonica si prospetta quindi come la tecnologia che potrà ampiamente sostituire quella elettronica basata sul silicio e anche quella più avanzata basata sull’arseniuro di gallio nelle applicazioni d’avanguardia e successivamente anche nelle diverse applicazioni industriali e in quelle di massa.