Descrizione del modulo "Dispositivi e materiali Laser innovativi e sistemi Laser per il telerilevamento (MD.P03.038.002)"

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  • Descrizione del modulo "Dispositivi e materiali Laser innovativi e sistemi Laser per il telerilevamento (MD.P03.038.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Le ricerche nel settore delle ceramiche trasparenti drogate con terre rare hanno come obiettivo di recuperare il gap che si è verificato con il Giappone che ha surclassato anche gli Stati Uniti in questo settore. Il vantaggio dei materiali ceramici trasparenti rispetto a quelli cristallini è il minor costo di produzione è la possibilità di crescere maggior quantità in forme svariate ed adattabili ad esempio alle varie cavità laser. I risultati delle ricerche della commessa trovano applicazione in alcuni settori. Si tratta infatti di ricerche in grado di apportare un alto tasso di innovazione nei campi della tecnologia laser, delle produzioni manifatturiere, dello spazio, degli studio degli ecosistemi. Le ricerche in campo aerospaziale hanno come ricaduta oltre agli obiettivi primari quali il monitoraggio ambientale e lo studio dei pianeti extraterrestri, lo sviluppo di materiali e tecnologie innovative anche per applicazione quotidiane. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Sviluppo di sistemi laser innovativi a stato solido sia nel vicino UV che nel vicino infrarosso (ad ioni Yb3+) basati anche su mezzi attivi la cui componente ospitante è una ceramica trasparente. Sviluppo di sorgenti laser per trattamento e lavorazione di vari materiali Sviluppo di sensori di processo e di diagnostica di materiali per l'industria, basati su misure ottiche e spettroscopiche. Studio e sviluppo di strumentazione laser e spettroscopica per applicazioni di telerilevamento ambientale ed aerospaziali. Sviluppo di sensoristica laser per applicazioni per il monitoraggio ambientale e la sicurezza. (literal)
Competenze
  • Progettazione e realizzazione di sorgenti laser, in particolare a stato solido (pompati a diodo come il laser a Ytterbio,i laser più classici a Cerio, a Neodimio, a Titanio:Zaffiro) e con laser a semiconduttore Ottica non lineare Progettazione di strumentazione ottica e laser per applicazioni aerospaziali. Processi di lavorazione laser. Tecniche e strumentazione per spettroscopia ottica, in particolare per spettroscopia di fluorescenza, con applicazioni a monitoraggio di processi, caratterizzazione di materiali e monitoraggio ambientale Progettazione e realizzazione di sistemi ottici: Tali competenze sono state impiegate in vari progetti a livello regionale, nazionale ed Europeo, in collaborazione con imprese di varie dimensione e con altri centri ed istituzioni (Università, Aziende speciali), su tematiche che vanno dal monitoraggio di processi industriali, alla realizzazione di sorgenti laser innovative, alla progettazione e realizzazione di strumentazione spettroscopica e laser per applicazioni aerospaziali. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • I laser a stato solido di elevata potenza, con lunghezze d'onda nel vicino infrarosso come quelli ad Ytterbio, possono essere impiegati per varie applicazioni di trattamento materiali in ambiti produttivi come ad esempio le microlavorazioni. I laser UV a stato solido per l'indagine di materiali organici, il monitoraggio di inquinanti, la generazione d'impulsi ultracorti. Le tecniche spettroscopiche hanno varie applicazioni per monitoraggio di processi e nella diagnostica di materiali, o per il monitoraggio ambientale, spesso con tecniche laser che forniscono la necessaria eccitazione al campione: si pensi ad esempio al monitoraggio spettroscopico di processi di saldatura alle tecniche di spettroscopia LIBS o Raman per l'indagine sulle caratteristiche chimiche di materiali, o alle applicazioni di monitoraggio di inquinanti mediante tecniche lidar. Inoltre, nel campo specifico delle applicazioni aerospaziali, le tecnologie laser consentono la realizzazione di strumentazione attiva per telerilevamento o per misure in situ. (literal)
Tecnologie
  • Sistemi ottici con laser a semiconduttore per pompaggio di laser a stato solido. Progettazione e realizzazione di sorgenti laser a stato solido, nelle regioni spettrali dall' ultravioletto al vicino infrarosso, con vari regimi temporali di emissione (in continua, in regime di Q-switch, in regime di mode-locking), con varie modalità di pompaggio ottico, incluso pompaggio con laser a semiconduttore. Progettazione e realizzazione di sistemi di conversione non lineare di frequenza per sorgenti laser Progettazione di sistemi ottici con software di ray tracing sequenziale e non sequenziale. Simulazioni termomeccaniche su sistemi laser con analisi ad elementi finiti. (literal)
Obiettivi
  • Uno degli obbiettivi è quello di riuscire ad ottenere dei mezzi attivi \"laser grade\" anche ceramici attivati a Yb3+. Un altro obbiettivo è lo sviluppo e la promozione di tecniche laser e spettroscopiche per applicazioni industriali. Questa tematica applicativa incide sul territorio regionale e nazionale tramite un'ampia gamma di collaborazioni con imprese, con enti di ricerca e con enti di trasferimento tecnologico. Ulteriore obbiettivo è la ricerca e lo sviluppo di sorgenti e strumentazione laser avanzate per impiego aerospaziale, obbiettivo che si concretizza soprattutto nella collaborazione con le aziende del settore presenti sul territorio regionale, che operano in una prospettiva europea e multinazionale. Il monitoraggio dello stato di salute delle piante o comunque della vegetazione su larga scala attraverso la misura della fluorescenza e della riflettanza potrebbe essere reso quantificabile per misure estensive da aereo se non da satellite ed incidere sull'impiego mirato di un prodotto agricolo. (literal)
Stato dell'arte
  • I laser che impiegano come mezzo attivo un cristallo drogato con ioni Ytterbio (Yb3+) hanno ricevuto negli ultimi anni un interesse crescente. L'ambito più innovativo è quello delle ceramiche trasparenti che ospitano tale terra rara. Numerose sono le potenziali applicazioni laser (es. applicazioni industriali, applicazioni all'energetica). Per quanto riguarda il settore aerospaziale, la tecnologia dei laser a stato solido permette lo sviluppo di strumentazione laser per satelliti o sonde (es. lidar per missioni terrestri o planetarie, strumentazione analitica basata su spettroscopia laser), prevista in varie missioni in atto o in fase di studio. (literal)
Tecniche di indagine
  • Spettroscopia di fluorescenza con eccitazione laser, anche con risoluzione temporale Spettroscopia su plasmi indotti da laser (LIBS) per analisi di composizione atomica Spettrofotometria nel visibile-ultravioletto Spettrofluorimetria nel visibile-ultravioletto Tecniche di caratterizzazione di proprietà ottiche nonlineari di materiali (es. z-scan) Caratterizzazione di nuovi materiali laser Microscopia ottica in riflettenza e fluorescenza Simulazioni numeriche della dinamica di sistemi laser Tecniche di diagnostica su sistemi laser (caratteristiche di emissione, qualità del fascio). Tecniche per la spettrocopia ad alta risoluzione per la fluorescanza della vegetazione Caratterizzazione spettroradiometrica di sorgenti incoerenti Microscopia elettronica. (literal)
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