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Lighting/Smart tech Funzionamento del circuito integrato fotonico I PIC utilizzano una sorgente laser per iniettare la luce che pilota i componenti, in modo simile all’accensione di un interruttore per iniettare elettricità verso i componenti elettronici. In sostanza, i PIC utilizzano fotoni anziché elettroni per elaborare e distribuire le informazioni. In un chip fotonico, i fotoni passano attraverso compo- nenti ottici come le guide d’onda, laser, polarizzatori e sfasatori. Utilizzando la luce invece dell’elettricità, la tecnologia fotonica integrata fornisce una soluzione ai limiti della tecnologia elettronica come la densità d’integrazione li- mitata e la generazione di calore, portando i dispositivi fotonici ad un livello superiore per aumentare la capacità e la velocità di trasmissione dei dati. I PIC consentono di ottenere vantaggi quali miniaturizzazione, velocità più elevata, bassi effetti termici, grande capacità di integra- zione e compatibilità con i flussi di elaborazione esisten- ti, che consentono un rendimento elevato, una produzio- ne in grandi volumi e prezzi inferiori. Le applicazioni per la fotonica integrata sono ampie: co- municazione dei dati, dal rilevamento all’industria auto- mobilistica e al campo dell’astronomia. I circuiti integrati fotonici trovano applicazioni in molti settori, tra i quali: • Comunicazioni di dati • Apparecchiature biomediche • Industria Automotive • Industria della difesa e aerospaziale • Astronomia • Agricoltura Componenti del circuito integrato fotonico I componenti del circuito integrato fotonico includono laser, amplificatori ottici, guide d’onda, modulatori, de- modulatori, fotorilevatori, ed altri ancora. I laser sono una sorgente di luce comune nei circuiti in- tegrati fotonici. Altri componenti vengono utilizzati per il rilevamento, la manipolazione e l’amplificazione dei fotoni. I componenti del circuito integrato fotonico sono utiliz- zati per la gestione della potenza, la gestione della po- larizzazione o per mantenere l’interazione attiva tra i campi elettrici e magnetici con il campo ottico. Di seguito sono descritti alcuni dei componenti del circu- ito integrato fotonico. I laser a semiconduttore sono generalmente costituiti da un amplificatore posto all’interno di una cavità riso- nante. Il laser a semiconduttore è una sorgente luminosa comune nei circuiti integrati fotonici. Nei laser a semi- conduttore, l’origine dell’emissione ottica coerente è do- vuta alla transizione stimolata dalla banda di conduzione di energia più elevata alla banda di energia inferiore nei semiconduttori. Tra i vantaggi del laser a semiconduttore sono elencati i seguenti: • Le dimensioni ridotte consentono una facile integra- zione. • La polarizzazione diretta è possibile tramite l’invio di corrente elettrica a bassa potenza. • Efficiente nel convertire l’energia elettrica in luce. • In grado di modulare l’uscita mediante modulazione diretta. • Integrazione monolitica con transistor bipolari, componenti ottici, ed altri, per formare circuiti in- tegrati fotonici. Nei circuiti integrati fotonici, la luce è soggetta a perdi- te, come la perdita di inserzione, perdita di derivazione, attenuazione di propagazione, ed altri fattori. Per ripri- stinare i livelli di potenza ottica è necessaria l’amplifica- zione ottica. Negli amplificatori ottici a semiconduttore, il guadagno, o l’amplificazione, si ottiene iniettando una portante elettrica nel semiconduttore per fornire mag- giore potenza. L’auto-oscillazione dell’amplificatore ot- tico viene impedita eliminando la riflessione della cavità della guida d’onda ottica. Di solito, vengono impiegati metodi di rivestimento anti- riflesso e di taglio dell’angolo per prevenire le auto-oscil- lazioni. Gli amplificatori ottici a semiconduttore vengono pompati elettricamente iniettando corrente elettrica. Fig 1 - Circuito integrato fotonico (https://www.lionix-international.com ) EO LIGHTING/SMART TECH - APRILE 2025 XVIII