La tecnologia laser rappresenta oggi uno dei pilastri invisibili della società moderna, ma chi si occupa di svilupparla si scontra continuamente con problemi di costi elevati, ingombri considerevoli e complessità di calibrazione. Un gruppo di ricerca guidato dall'Università Norvegese di Scienza e Tecnologia ha messo a punto un dispositivo che promette di superare molti di questi ostacoli, aprendo scenari interessanti per applicazioni che vanno dalla guida autonoma al monitoraggio ambientale. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Nature Photonics.
La soluzione sviluppata dal team del professor associato Johann Riemensberger presso il Dipartimento di Sistemi Elettronici dell'NTNU si distingue per caratteristiche che raramente si trovano insieme in un unico dispositivo laser. Il nuovo strumento combina velocità di risposta, potenza adeguata e facilità d'uso, il tutto mantenendo costi di produzione contenuti. Secondo Riemensberger, questi risultati potrebbero rappresentare una svolta significativa nel settore.
Il progetto nasce da una collaborazione internazionale tra l'università norvegese, l'École Polytechnique Fédérale di Losanna e l'azienda Luxtelligence SA. Quest'ultima si è occupata della produzione dei chip, mentre l'EPFL ha condotto gli esperimenti e l'NTNU ha curato progettazione e simulazioni. L'iniziativa ha preso il via quando Riemensberger lavorava ancora come ricercatore post-dottorato presso l'istituto svizzero, e prosegue oggi grazie a un finanziamento del programma EIC Pathfinder OPEN denominato ELLIPTIC.
Una delle applicazioni più promettenti riguarda i veicoli a guida autonoma, che utilizzano la tecnologia Lidar per mappare l'ambiente circostante. Questo sistema funziona misurando il tempo impiegato dalla luce laser a ritornare dopo aver colpito un oggetto, oppure rilevando minuscole variazioni nella fase dell'onda luminosa. Il laser sviluppato dai ricercatori è in grado di effettuare queste misurazioni con una precisione notevole, nell'ordine di circa quattro centimetri.
L'aspetto rivoluzionario della tecnologia non si limita però alla precisione. Gli scienziati hanno dimostrato che il dispositivo può essere impiegato efficacemente anche per rilevare gas pericolosi nell'atmosfera, come il cianuro di idrogeno, noto anche come acido cianidrico. Data l'estrema tossicità di questa sostanza anche in quantità minime, la capacità di identificarla rapidamente riveste un'importanza cruciale per la sicurezza e il monitoraggio ambientale.
Sul piano tecnico, il nuovo laser si basa su materiali avanzati e circuiti ottici microscopici. Emette un fascio luminoso potente e stabile, ma la caratteristica forse più interessante riguarda la regolazione della frequenza: gli utenti possono modificarla rapidamente e in modo fluido, senza i salti improvvisi che caratterizzano molti dispositivi tradizionali. Come sottolinea Riemensberger, è possibile gestire l'intero sistema con un unico comando invece di dover coordinare molteplici controlli separati.
Un elemento determinante per le prospettive commerciali del progetto è rappresentato dalla tecnologia di produzione. Il laser viene realizzato utilizzando tecniche di fabbricazione di chip già disponibili e consolidate, il che rende possibile una produzione di massa a costi contenuti. Questa caratteristica distingue nettamente la soluzione norvegese dai laser di precisione tradizionali, spesso ingombranti, costosi e difficili da calibrare con precisione.
Le implicazioni pratiche toccano ambiti molto diversi tra loro. Dai sistemi di comunicazione in fibra ottica ad alta velocità agli strumenti di misura scientifica, dalle reti che permetteranno il funzionamento delle auto senza conducente ai dispositivi di controllo della qualità dell'aria, il nuovo laser potrebbe contribuire a rendere queste tecnologie più accessibili e diffuse. La possibilità di creare strumenti di misura e comunicazione compatti ed economici senza sacrificare le prestazioni rappresenta infatti un obiettivo a lungo inseguito nel settore fotonica.
I ricercatori ritengono che la loro scoperta possa facilitare lo sviluppo di una nuova generazione di dispositivi portatili e user-friendly per applicazioni che fino a oggi richiedevano attrezzature complesse e costose. L'integrazione su chip della tecnologia laser, unita alla semplicità di controllo, apre prospettive concrete per la miniaturizzazione e la democratizzazione di strumenti che attualmente restano confinati in laboratori specializzati o in applicazioni industriali di alto livello.
