POLITECNICO DI BARI
Dispositivi ottici innovativi in cristallo
fotonico o metamateriale
per interconnessioni ottiche, imaging e
sensoristica
Roma, 4 dicembre 2006
Interconnessioni Ottiche
La sfida maggiore per lo sviluppo dei sistemi di trasmissione dei segnali e per
l’elaborazione delle informazioni
è rappresentata dalla realizzazione di interconnessioni
capaci di superare i limiti imposti dall’elettronica in termini sia di velocità di
elaborazione sia di ingombro fisico delle connessioni
L’interconnessione ottica può essere considerata una valida soluzione sia nel caso di
interconnessioni tra apparati,
sia nei casi di interconnessioni tra chip o board di uno stesso apparato
OBIETTIVO
Sviluppo di una tecnologia di interconnessione: a) chip-to chip, b) board to
board, c) di “backplane”
Interconnessioni Ottiche
Polymer
SI/SiO2
Ayre et al, IEEE
Journal on
Selected Areas in
Communications
(2005)
B.E. Little et al, IEEE Photonics Technology Letters (1998)
P. Rabiei et al, IEEE Journal of Lightwave Technology (2002)
Niemi et al, IEEE Photonics Technology Letters (2006)
Sharkawy et al, Optics Express (2002)
Asano et al, IEEE Journal of
Lightwave Technology (2003)
Wen-Kai Wang et al, Optics Express, 2005
Interconnessioni Ottiche
Optical board
Hot embossing
Solder resist
Piste in rame
FR4
Guide d’onda ottiche in
polimero, interrate
Prepreg
z
Ey component
n1= nc
n2
1.8
1.8
1.6
1.6
1.4
1.4
1.2
1.2
1.0
0.8
1.0
0.8
0.6
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0
0
-0.4 -0.2
Guida d’onda curvata a 90°
assistita da PC-2D
Ex component
Z [μm]
x
Z [μm]
d
0
0.2 0.4
X [μm]
-0.4 -0.2
0
0.2 0.4
X [μm]
Guida d’onda polimerica con Bragg grating con
propagazione indipendente dalla polarizzazione
Imaging
La ricostruzione e la focalizzazione di una immagine mediante l’utilizzo di lenti di tipo
tradizionale si scontra con la problematica del limite di diffrazione, quando si
vuole risolvere una o più sorgenti a distanze inferiori della lunghezza d’onda di lavoro
L’utilizzo di lenti che sfruttano la rifrazione negativa permette di superare
questa problematica: diversamente dalle lenti tradizionali è possibile “sfruttare”
anche il contributo delle onde evanescenti per una ricostruzione corretta dell’immagine
Risolvere due o più sorgenti “puntiformi” a distanze dello stesso ordine di grandezza
della lunghezza d’onda rappresenta tuttavia una sfida ancora aperta
Imaging
J. B. Pendry, Physical Review Letters (2000)
J.B.Pendry and S.A. Ramakrishna, Physica B (2003)
D.O.S. Melville et al,
Optics Express (2005)
Martin Hudlicka
Kildishev et al, JOSA B (2006)
Imaging
Sorgente singola
Stack metallo-dielettrico per la super-risoluzione
Sorgente doppia
Sensoristica
Il monitoraggio dell’ambiente, dei rischi, la sicurezza e la gestione delle risorse
sono temi cruciali
nelle politiche socioeconomiche nazionali e internazionali
La sensoristica ottica offre soluzioni in ambiti applicativi diversi e
sfrutta tecnologie di fabbricazione differenti
Sensori chimici e bio-chimici rappresentano un campo molto vasto all’interno del
quale sviluppare applicazioni di notevole interesse orientati all’ambito medico e
ambientale
Sensoristica
Gas sensing
Displacement sensing
T.Ritari et al, Optics Express (2004)
Biochemical sensing
Z. Xu et al, Optics Express (2004)
E.Chow et al, Optics Letters (2004)
Sensoristica
Sensore di sforzo in tecnologia PC-2D
Polimero
Palladio
Sensore H2-breath
Test