Sistemi risonanti in ottica guidata per la sensoristica avanzata

displacement-fibra-10kHzAutore del lavoro candidato: Gianluca Gagliardi

SINTESI CONTENENTE UNA BREVE DESCRIZIONE DEL LAVORO SVOLTO E DEI RISULTATI OTTENUTI: Il lavoro svolto dal candidato riguarda la realizzazione di sistemi di rivelazione e spettroscopia laser altamente innovativi applicati alla sensoristica ad altissime prestazioni. Le tematiche sviluppate riguardano il sensing termo-meccanico e inerziale, la rivelazione di sostanze chimiche in ambienti liquidi ed il bio-sensing. Nell’attività di ricerca, che vede diversi risultati pubblicati dal 2010 al 2015, con grande riscontro da parte della comunità scientifica, emergono chiaramente alcuni aspetti distintivi: 1) Le sorgenti di radiazione elettromagnetica adottate consistono in laser altamente coerenti, operanti nel visibile o nel vicino infrarosso; 2) Il dispositivo attraverso cui avviene l’interazione radiazione-materia o la perturbazione dovuta ad un osservabile ambientale consiste o è contenuto in una cavità di ‘enhancement’ realizzata in guide ottiche, quali le fibre per telecomunicazioni, o in strutture analoghe, solide e liquide, aventi geometrie ben determinate; 3) L’informazione sulle grandezze fisiche d’interesse viene estratta con tecniche a bassissimo rumore facendo uso di riferimenti assoluti di frequenza e metodologie di stabilizzazione delle sorgenti laser. La presenza di fibre ottiche o di altri sistemi in ottica guidata consente di sfruttare al meglio tali effetti e di rendere il sensore compatto e adatto ad un uso in campo in modalità minimamente invasive. In particolare, sono state implementate nuove tecniche che vedono i cosiddetti “optical frequency combs” (OFC), ovvero sintetizzatori di frequenze ottiche, come riferimenti delle unità sensore o addirittura come sorgenti luminose. Le metodologie sviluppate hanno consentito di elevare le prestazioni intrinseche di un sensore in fibra ottica ben oltre lo stato dell’arte sorpassando di gran lunga il livello dei migliori dispositivi commerciali. Inoltre, i risultati del’attività di ricerca hanno consentito di estendere le stesse metodologie anche ad altri schemi di rivelazione e altre grandezze d’interesse.