Il microchip che misura la luce

È delle dimensioni di un microchip il nuovo prototipo di ‘pettine ottico di frequenza’ costruito da Tobias Kippenberg del Max Planck Institute di Garching (Germania). Si tratta di una specie di ‘righello’ in grado di misurare con estrema accuratezza le frequenze delle radiazioni che compongono un fascio di luce.

L’invenzione della tecnica, che valse il premio Nobel per la fisica a Theodore Hänsch e John Hall nel 2005, ha rivoluzionato la ricerca di base nel campo della spettroscopia laser di precisione. La versione attualmente in uso del pettine ottico, che si racconta sia stato ideato da Hänsch mentre passeggiava per le strade di Firenze dove insegnava, è però costituita da un gran numero di sistemi ottici che lo rendono ingombrante e poco maneggevole.

Questo difetto è ora superato dalla nuova invenzione presentata su Nature da Kippenberg e collaboratori, basata su un microscopico risonatore ottico di vetro di forma circolare del diametro di 75 micron (millesimi di millimetro), montato su un chip di silicio. I risonatori ottici sono degli strumenti in grado di amplificare l’ampiezza delle onde delle radiazioni, lasciandone invariata la frequenza.

Analogamente a quanto si osserva nella luce che attraversa un prisma, la microscopica struttura scompone il raggio laser che lo colpisce creando una proiezione a forma di pettine i cui denti corrispondono alle diverse frequenze delle radiazioni che compongono il raggio. Le circa 130 frequenze generate sono distanziate fra loro in modo perfettamente regolare, con uno scostamento pari a 10^-18 volte la grandezza della frequenza. Ciò consente di effettuare misurazioni estremamente precise nel molto piccolo, e con uno strumento dalle dimensioni ridotte. La nuova tecnica potrà essere impiegata in diversi tipi di applicazioni, dalla misurazione di frequenze ottiche alla costruzione di orologi superprecisi, al campo delle telecomunicazioni. (s.s.)