Instradamento della luce mediante interferometria non lineare su scala nanometrica con controllo ad attosecondi – Nature Nanotechnology

L'elettronica convenzionale ha il limite di velocità nell'ordine di pochi GHz e comporta perdite elevate dovute al riscaldamento termico. Le tecnologie fotoniche, che utilizzano fotoni invece di elettroni, potrebbero potenzialmente superare queste barriere, poiché le velocità di elaborazione possono raggiungere e superare la gamma THz con perdite inferiori. Tuttavia, la realizzazione di circuiti integrati fotonici compatti in grado di competere con i moderni microchip pone la sfida di operare su scala nanometrica, cioè a volumi inferiori alla lunghezza d'onda per le frequenze ottiche e di telecomunicazione. Simili ai transistor in elettronica, i modulatori completamente ottici sono il cuore di qualsiasi dispositivo fotonico per l'elaborazione delle informazioni. Tali elementi costitutivi su scala nanometrica richiedono un controllo luce per luce ultraveloce, che può essere ottenuto attraverso effetti ottici non lineari. Scrivere dentro Natura Nanotecnologia, Di Francescantonio et al.¹ ora segnalano una metasuperficie dielettrica – una matrice bidimensionale ultrasottile di nanostrutture dielettriche – in grado di mescolare due fasci di pompa pulsati per convertire in modo non lineare la luce del vicino infrarosso in luce visibile. Mostrano una commutazione controllabile della direzione di emissione tra diversi ordini di diffrazione della metasuperficie, che agisce come una sorta di reticolo di diffrazione non lineare riconfigurabile. Le manopole di regolazione del routing rappresentano gli stati di polarizzazione della luce e il relativo ritardo temporale degli impulsi di eccitazione, che i ricercatori regolano con precisione 150. Sorprendentemente, modificando il tempo di arrivo relativo dei raggi sulla metasuperficie di solo 1 fs è possibile spostare l'emissione da un ordine di diffrazione a un altro con un'efficienza di modulazione fino al 90%.

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• Fonte: https://www.nature.com/articles/s41565-023-01555-4