Descrizione del modulo "Ottica e dispositivi THz (MD.P06.039.002)"

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  • Descrizione del modulo "Ottica e dispositivi THz (MD.P06.039.002)" (literal)
Tematiche di ricerca
  • Per quanto riguarda la caratterizzazione di sorgenti QCL al THz, l'indagine si concentrerà principalmente sulla loro purezza spettrale e sulla misura della loro larghezza intrinseca. A tale scopo si svilupperanno tecniche di spettroscopia THz sub-Doppler e schemi di aggancio di frequenza a riferimenti molecolari, finalizzate anche ad una stabilizzazione attiva in fase/frequenza. Un altro settore di attività sarà lo sviluppo di una sorgente impulsata al THz, per realizzare un pettine di frequenze THz, da utilizzare come riferimento metrologico per la misura assoluta della frequenza di un QCL al THz. Parallelamente, la ricerca si rivolgerà anche allo sviluppo di tecniche di imaging nel THz convenzionali e non, come l'imaging olografico. A tal proposito saranno condotte analisi di coerenza spazio-temporale delle sorgenti QCL-THz e studi di configurazioni ottiche per l'integrazione di tali sorgenti in apparati di imaging olografico. (literal)
Competenze
  • Competenze nei seguenti ambiti: - spettroscopia non-lineare, ad alta sensibilità e risoluzione. - stabilizzazione in fase/frequenza di sorgenti laser. - generazione di radiazione coerente su mezzi non lineari. - rivelazione in eterodina ed omodina di segnali ottici - realizzazione di cavità risonanti - realizzazione di configurazioni di cavità estesa per sorgenti laser. - tecniche di imaging coerente. - criogenia e vuoto - controllo elettronico ed automazione dell'esperimento - analisi spettrale dei segnali - coerenza di sorgenti laser Strumentazione: - sorgenti laser a cascata quantica nel THz - Alimentatori di corrente per QCL - Criostati a flusso di elio ed azoto liquido, ed un criostato a ciclo chiuso - Rivelatori di radiazione THz - Sorgenti laser in CW e impulsate usate come pompa per generazione non-lineare - Analizzatore di spettro per la caratterizzazione del rumore di frequenza della sorgente - Array di sensori per l'imaging (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • - Monitoraggio in tempo reale e con alta sensibilità di concentrazioni di gas di interesse industriale od atmosferico - Controllo non-invasivo delle qualità di processi produttivi di materiali plastici, cartacei e ceramici - Imaging a distanza per sicurezza negli aeroporti - Rivelazione a distanza di esplosivi - Nuove tecniche di indagine in-vivo ed ex-vivo su campioni biologici e istologici, volte alla diagnosi di degenerazioni tessutali. (literal)
Obiettivi
  • - Studio delle proprietà di rumore (in frequenza e ampiezza) di THz QCLs - Stabilizzazione attiva in fase e/o frequenza e riferimento assoluto della frequenza di THz QCLs - Sviluppo di cavità esterne ad alta finezza per un QCL THz - Sviluppo di tecniche di spettroscopia sub-Doppler nel THz - Sviluppo di tecniche di imaging olografico nel THz - Sviluppo di un alimentatore di corrente a bassissimo rumore (literal)
Stato dell'arte
  • Un parametro di fondamentale interesse scientifico è la larghezza di emissione. Sorgenti strette e ultrastabili sono auspicabili in spettroscopia ad alta risoluzione, in metrologia e in astrofisica. I QCL nel medio-IR hanno già dimostrato di avere una purezza intrinseca inaspettata, dovuta proprio alla presenza di un'eterostruttura nel mezzo attivo. La comprensione di questi effetti è ancora dibattuta e, sebbene esistano misure di purezza spettrale per QCL nel THz una caratterizzazione completa della densità spettrale di rumore di frequenza fondamentale per l'ottimizzazione del design manca su queste sorgenti. Inoltre, tecniche di spettroscopia sub-Doppler e di stabilizzazione in frequenza a riferimenti molecolari, già applicate con successo nel medio IR sono state solo in parte trasferite ai laser THz. La realizzazione di agganci efficaci a segnali intrinsecamente stretti, come quelli della spettroscopia in polarizzazione, permetterebbe di realizzare standard secondari di frequenza. Sul fronte dell'imaging, si intende applicare alla regione THz ed ai THZ QCL il know-how aviluppato all'interno dell'Istituto Nazionale di Ottica in merito all'olografia digitale. (literal)
Tecniche di indagine
  • - Spettroscopia non-lineare - Agganci in fase-frequenza - Mixing non-lineare su cristalli o antenne fotoconduttive - Analisi di segnali - Interferometria laser - Sviluppo di nuove ottiche - Sviluppo di sorgenti di corrente a bassissimo rumore per QCL (literal)
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