Il laboratorio CAPABLE, finanziato da un progetto ERC - Adv Grant (PI: Roberto Osellame), è dedicato alla fabbricazione di dispositivi fotonici integrati mediante irraggiamento con laser a femtosecondi. Questo laboratorio è stato equipaggiato con lo scopo di ampliare la gamma di materiali trasparenti processabili e con l’obiettivo di migliorare accuratezza e riproducibilità delle lavorazioni. Questo permette di produrre circuiti fotonici integrati in diversi vetri e cristalli, nonché la possibilità di realizzare dispositivi compositi, prodotti cioè su substrati multimateriale, in cui ogni materiale viene scelto in modo da massimizzare la performance della funzionalità implementata in esso.
Questo laboratorio è equipaggiato con strumentazione allo stato dell’arte per le microlavorazioni laser a femtosecondi di materiali trasparenti.

Sorgente laser

La sorgente laser è un laser Pharos (Light Conversion) con un cristallo di Yb:KGW come mezzo attivo, capace di emettere un fascio laser con la lunghezza d’onda di 1030 nm (con potenza media massima di 10 W) e la sua seconda armonica a 515 nm (con potenza massima di 3 W). La durata degli impulsi può essere controllata tramite lo stadio di compressione interno, variandola da 170 fs ad alcuni ps. Inoltre, la frequenza di ripetizione può essere variata da singolo impulso a 1 MHz. La versatilità nella scelta dei parametri di questo laser lo rende un prezioso strumento per la modifica di materiali diversi e per la realizzazione di dispositivi multimateriale.
La potenza del laser viene controllata mediante un attenuatore motorizzato che permette di variare le condizioni di irraggiamento durante la scrittura. Il fascio può essere manipolato spazialmente mediante uno Spatial Light Modulator (LCOS-SLM, Hamamatsu) a cristalli liquidi che permette di imporre fronti di fase arbitrari al fascio laser.

Movimentazione del campione

Un sistema di movimentazione a tre assi ad aria compressa (ABL1500 da Aerotech) è impiegato per muovere il campione su traiettorie arbitrarie nelle tre dimensioni. Il sistema può fornire una velocità massima di diverse decine di cm/s e un’accuratezza migliore di 100 nm grazie ad un encoder lineare integrato. Il supporto su cui viene montato il campione è stato pensato e assemblato per permettere anche una microfabbricazione laser in acqua, oltre a quella standard in aria: ciò permette sia la riduzione delle aberrazioni sferiche, per una maggiore qualità delle guide scritte, sia un aumento dell’efficienza della rimozione di materiale nel caso di ablazione laser.