Lingua

  • Italiano
  • English
Dipartimento di Fisica - Politecnico di Milano

Applicazioni quantistiche avanzate (AQUA)

Il laboratorio AQUA è dedicato allo studio e alla caratterizzazione di dispositivi fotonici integrati sviluppati per applicazioni quantistiche avanzate. Il progresso delle tecnologie quantistiche promette notevoli vantaggi in termini di capacità computazionali e di comunicazioni sicure, oltre a numerosi altri miglioramenti nel campo della sensoristica e dell’imaging. Il campo dell’ottica quantistica è strettamente collegato allo sviluppo di circuiti fotonici integrati, il cui utilizzo al posto dell’ottica discreta fornisce evidenti vantaggi in termini di compattezza e resilienza alle perturbazioni esterne. I dispositivi integrati caratterizzati in questo laboratorio sono fabbricati tramite scrittura con laser a femtosecondi in materiali trasparenti, tecnica che permette di ottenere circuiti fotonici di elevata qualità e con caratteristiche che permettono la manipolazione di qubits anche codificati in polarizzazione.

Questo laboratorio è equipaggiato di strumentazione specifica per la caratterizzazione dei circuiti fotonici integrati.

CARATTERIZZAZIONE DEL SALTO D’INDICE
Una prima caratterizzazione consiste nella misura del profilo di indice di rifrazione che può essere misurato in modo diretto con un profilometro di indice di rifrazione (Rinck Electronic 2D). Mediante il metodo di rifrazione in campo vicino, il profilometro fornisce la misura del salto d’indice delle guide d’onda con una precisione di 10-4 ed una risoluzione spaziale di 0.5 µm.

SORGENTI LASER
La completa caratterizzazione del dispositivo comprende la misura delle perdite di propagazione e l’analisi del profilo del modo guidato per la stima delle perdite di accoppiamento. Nel laboratorio sono presenti laser a lunghezza d’onda diversa: laser a He-Ne (633 e 543 nm), diversi laser a semiconduttore nel vicino infrarosso (lunghezze d’onda da 700 nm a 1550 nm) e uno a 405 nm.

STRUMENTAZIONE PER LA CARATTERIZZAZIONE DEI CIRCUITI FOTONICI
Per poter studiare le proprietà dei circuiti sviluppati, la luce emessa dalle sorgenti deve essere accoppiata alle loro guide di ingresso. A tal fine, nel laboratorio sono presenti diverse fibre ottiche (per un accoppiamento “butt-coupling”) e obiettivi per focalizzare il fascio laser all’ingresso del circuito (accoppiamento “end-fire”). Il posizionamento relativo tra il chip ottico e la fibra ottica o il fascio laser in ingresso avviene utilizzando traslatori con precisione submicrometrica, manuali oppure motorizzati e controllati da computer. Un microscopio ottico è presente per controllare l’allineamento tra fibra ottica e dispositivo.
È possibile caratterizzare la birifrangenza delle guide d’onda tramite uno specifico apparato di lamine birifrangenti a mezz’onda e a quarto d’onda e polarizzatori. I componenti sono montati su rotatori motorizzati e la procedura di misura può essere resa semi-automatica.
Infine, nel laboratorio sono presenti degli alimentatori multicanale per poter controllare in tensione e in corrente alcuni componenti attivi presenti nei dispositivi fabbricati. Per esempio, degli sfasatori termici in oro possono essere fabbricati sulle guide d’onda; essi, scaldati per effetto Joule dalla corrente che scorre al loro interno, possono cambiare la costante di propagazione della guida su cui agiscono, e quindi indurre una differenza di fase tra guide diverse.



Facebook Twitter Linkedin YouTube Instagram