Electro-optic frequency comb generation in the mid-infrared.

La spettroscopia nel medio infrarosso (mid-IR) è un metodo praticamente universale per identificare sostanze chimiche e biologiche e per effettuare diagnosi non invasive. In particolare, l’intervallo di lunghezze d’onda tra 6 e 15 µm può essere sfruttato per rilevare piccole tracce di sostanze tossiche e pericolose per l’ambiente, in una vasta gamma di applicazioni che includono difesa, sicurezza e monitoraggio industriale.

Mentre i sistemi ottici attuali operanti nel medio infrarosso si basano su ingombranti assemblaggi di dispositivi discreti, una sfida cruciale è rendere la spettroscopia mid-IR accessibile anche in aree remote, promuovendo lo sviluppo di soluzioni compatte ed economicamente vantaggiose in grado di sostituire i sistemi da banco.

Nel progetto ci proponiamo di esplorare nuove strade per la realizzazione di sistemi spettroscopici ad alta risoluzione basati sulla spettroscopia a doppio pettine (dual-comb spectroscopy), attraverso lo sviluppo di innovative sorgenti a pettine di frequenza.

La strategia sviluppata in ELECTROPHOT si basa sulle proprietà uniche dei circuiti fotonici in silicio germanio (SiGe) a indice graduato, i quali offrono trasparenza su un ampio intervallo spettrale e la possibilità di modulare con precisione sia il gap di banda elettronico sia l’indice di rifrazione delle leghe SiGe, consentendo notevoli progressi nella fotonica mid-IR.

Sfruttando queste capacità, l’idea originale del progetto è di combinare simultaneamente la generazione non lineare e quella elettro-ottica del pettine ottico, al fine di realizzare sorgenti compatte di pettini di frequenza che offrano un’ampia banda operativa insieme a una risoluzione fine e regolabile.

Inoltre, i circuiti fotonici potranno beneficiare di tecnologie di fabbricazione affidabili e ad alto volume, già consolidate nell’ambito dei circuiti integrati microelettronici, offrendo così un nuovo terreno di sviluppo per la fotonica nel medio infrarosso.