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Un ponte tra l'ottica e l'elettronica

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I ricercatori della John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences di Harvard, in collaborazione con un team della Washington University, hanno sviluppato un semplice modulatore di luce spaziale fatto da elettrodi d'oro coperti da una sottile pellicola di materiale elettro-ottico che cambia le sue proprietà ottiche in risposta a segnali elettrici.

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I modulatori spaziali di luce sono componenti ottici comuni che si trovano in tutto, dai proiettori home theater all'imaging laser all'avanguardia e all'optical computing. Questi componenti possono controllare vari aspetti di una luce, come l'intensità o la fase, pixel per pixel. La maggior parte dei modulatori di luce spaziale oggi si basa su parti meccaniche in movimento per ottenere questo controllo, ma questo approccio si traduce in dispositivi ottici ingombranti e lenti.

Ora, i ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, in collaborazione con un team della Washington University, hanno sviluppato un semplice modulatore di luce spaziale fatto da elettrodi d'oro coperti da un sottile film di materiale elettro-ottico che cambia le sue proprietà ottiche in risposta a segnali elettrici.

Questo è un primo passo verso modulatori di luce spaziale più compatti, ad alta velocità e precisi che un giorno potrebbero essere utilizzati in tutto, dall'imaging alla realtà virtuale, alle comunicazioni quantistiche e al rilevamento.

La ricerca è pubblicata su Nature Communications.

"Questo semplice modulatore di luce spaziale è un ponte tra i regni dell'ottica e dell'elettronica", ha detto Cristina Benea-Chelmus, un borsista post-dottorato al SEAS e primo autore del documento.

"Quando si interfaccia l'ottica con l'elettronica, è possibile utilizzare l'intera spina dorsale dell'elettronica che è stata sviluppata per aprire nuove funzionalità in ottica"

I ricercatori hanno usato materiali elettro-ottici progettati dai chimici Delwin L. Elder e Larry R. Dalton all'Università di Washington. Quando un segnale elettrico viene applicato a questo materiale, l'indice di rifrazione del materiale cambia. Dividendo il materiale in pixel, i ricercatori potevano controllare l'intensità della luce in ogni pixel separatamente con elettrodi ad incastro.

Con solo una piccola quantità di potenza, il dispositivo può cambiare drasticamente l'intensità della luce in ogni pixel e può modulare efficacemente la luce attraverso lo spettro visibile.

I ricercatori hanno usato i nuovi modulatori di luce spaziale per la proiezione di immagini e il telerilevamento con immagini a pixel singolo.

"Consideriamo il nostro lavoro come l'inizio di un campo emergente di elettro-ottica ibrida organica-nanostrutturata con ampie applicazioni nell'imaging, nel controllo remoto, nel monitoraggio ambientale, nell'ottica adattiva e nel laser ranging", ha detto Federico Capasso, Robert L. Wallace Professor di fisica applicata e Vinton Hayes Senior Research Fellow in ingegneria elettrica, autore senior del documento.

L'Office of Technology Development di Harvard ha protetto la proprietà intellettuale associata a questo progetto e sta esplorando le opportunità di commercializzazione.