Stage invernale 4-8 febbraio 2013 Università della Calabria – Rende (CS) LA LUCE ALLA/NELLA GUIDA La fisica e gli studenti: stessa lunghezza d’onda Silvio Aiello, Annamaria Dagostino, Alessandro Ferraro, Pierpaolo Fontana, Alessandro Lento, Armando Merli, Domenico Middonno, Maria Grazia Orlando, Valentina Varone

… NELLE PUNTATE PRECEDENTI…

STAGE ESTIVO GIUGNO 2012 L’obiettivo della prima parte dello stage mirava a creare un reticolo di diffrazione che, attraversato dalla luce, restituiva varie lunghezze d’onda percepibili tramite i colori dello spettro visibile. I principi sui quali si fondava erano: INTERFERENZA; DIFFRAZIONE; OBIETTIVO RAGGIUNTO! Realizzato il reticolo abbiamo osservato come la luce rossa proveniente da un laser si è propagata nel nostro campione diffrangendosi

... IN QUESTA PUNTATA …

LA LUCE NELLA GUIDA In questa seconda puntata vedrete come la luce non attraverserà più un campione infinito, ma sarà costretta ad attraversare specifici canali. LE NOSTRE GUIDE D’ONDA

Modulo ICT (Information and Communication Technology) -Cos’è una guida d’onda? -Realizzazione della guida d’onda -Caratterizzazione morfologica( AFM e microscopio ottico) -Propagazione della luce nella guida (caratterizzazione)

Una guida d’onda è qualunque mezzo che permette a qualsiasi forma di energia di propagarsi. Essa dunque è un mezzo di trasmissione di un segnale su un canale di comunicazione. Cos’è una guida d’onda?

Legge di Snell: n 1 sin θ i = n 2 sin θ r n 0 sin θ 1 = Angolo a cui avviene la riflessione totale: Con n 1 > n 2 (Apertura numerica del fascio rispetto alla guida) Il fenomeno della rifrazione avviene quando un raggio incidente su una superficie diversa da quella in cui sta viaggiando viene deviato rispetto alla perpendicolare di un angolo dipendente da quello incidente. La riflessione totale avviene quando la deviazione diventa così grande che la rifrazione genera un raggio che si può considerare riflesso (come in uno specchio).

Modi di una guida d’onda  Un modo è la “maniera” in cui l’onda si propaga nella guida d’onda; è una configurazione energetica permessa dalla guida d’onda che dipende dalla lunghezza d’onda del raggio incidente (colore) CLADDING o Possiamo assimilare le onde in una guida alle vibrazioni della corda di una chitarra. Le onde hanno due punti a vibrazione 0 corrispondenti al capotasto e al ponte della chitarra o, nella nostra guida, ai due estremi della sezione. Solo alcune configurazioni sono permesse (Così come le note)

n=1 n=2. I modi permessi dipendono dalla lunghezza d’onda e dalle caratteristiche del canale: K, la costante dell’onda, è discreta.

SOL GEL: il processo Sol-Gel è una tecnica utilizzata per la fabbricazione di materiali ceramici che noi abbiamo sfruttato per la realizzazione di guide di luce attraverso le tre fasi di idrolisi, condensazione ed essiccamento. Realizzazione della guida d’onda: PROCEDIMENTO: 1. Preparazione delle soluzioni (Ti/TMSPM): -soluzione A : 3,34 ml TMSPM; 3,10 ml Alcol isopropilico; 0,19 ml HCl 0,01 M; stirring 60 min. -soluzione B: 0,71 ml Acido acetico; 0,96 ml Ti-propossido; stirring 30 min. - mescolare le due soluzioni; stirring 10 min. 2. 0,48 g IRGACURE( iniziatore fotosensibile) nella soluzione; stirring 10 min.; ultrasuoni 10 min. 3 lasciare riposare a temperatura ambiente per 16h. 4 spinning 5000 rpm 30 sec. pre-bake 80°C 5 applicazione della maschera ed esposizione per 30 min. UV post-bake 120°C

L’AFM È l’acronimo di Atomic Force Microscopy, si tratta di uno dei microscopi più potenti del mondo. Lo abbiamo utilizzato per rilevare la profondità del nostro campione attraverso la modalità TAPPING: mentre il tip( la sonda) scorre sul substrato cambia l’inclinazione della leva (il cantiliver); questo cambiamento causa una variazione dell’angolo di riflessione del laser, cambiamento che è captato dal fotodiodo, che, attraverso un processo detto “feedback” modifica l’altezza del substrato in modo da mantenere il cantiliver praticamente fermo. Caratterizzazione morfologica( AFM e microscopio ottico) Profondità del campione

Caratterizzazione ottica della propagazione macroscopio campione laser RISULTATO FINALE Lamina a mezz’onda

Ringraziamo o Dott. Roberto Caputo o Dott. Alfredo Pane o Dott.ssa Cristina Labate o Ing. Vincenzo Caligiuri o Ing. Giovanna Palermo I nostri tutor: Per la loro professionalità e, soprattutto, per la loro pazienza E ancora: dott. Luciano De Sio (per averci sopportato pur non essendo costretto)