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Laser a stato solido (SOLAR)

Il laboratorio SOLAR (SOlid-state LAseRs) si occupa della realizzazione e caratterizzazione di sorgenti laser con emissione nel vicino infrarosso (da 0.75 a 1.5 µm) e amplificatori in fibra ottica di elevata potenza. Tali sorgenti trovano applicazione in vari ambiti, dalla meteorologia alla medicina, dalla sensoristica di precisione alla spettroscopia molecolare e alla astrofisica: è pertanto fondamentale la ricerca di sorgenti operanti in questo intervallo spettrale con elevate efficienze di funzionamento, affidabilità ed integrazione. In particolare vengono sviluppati laser a stato solido e amplificatori ottici operanti nelle regioni spettrali intorno ad 0.8 µm, 1 µm, e 1.5 µm basati su cristalli e o fibre ottiche drogati con ioni delle terre rare di itterbio (Yb) e erbio (Er) e con metalli di transizione titanio (Ti). L’attività di ricerca svolta nel laboratorio SOLAR ha portato alla realizzazione di sorgenti laser operanti in regime continuo, che hanno dimostrato eccezionali prestazioni in termini di purezza spettrale, e di sorgenti operanti in regime impulsato, tramite la tecnica di mode-locking passivo (effetto Kerr o mediante assorbitori saturabili), che hanno condotto alla generazione di impulsi laser ultrabrevi necessari sia per la sintesi di nuove sorgenti a pettine di frequenza nella regione spettrale da 0.5 a 2 µm che per la realizzazione di innovativi spettrometri operanti nella regione spettrale del THz (da 0.5 a 5 THz). In particolare, le attività sono specificatamente rivolte alla: realizzazione di un pettine di frequenza nella regione tra 0.6 e 1.3 µm basato su un sistema laser Yb:CALGO; realizzazione di amplificatori ottici in fibra drogata Yb in grado di generare potenze medie di uscita fino a 100 W alla lunghezza d’onda di 1030 nm per la generazione di raggi X coerenti; realizzazione di due spettrometri THz basati su laser a femtosecondi (Ti:zaffiro e Yb:CALGO) e antenne fotoconduttive per l’identificazione di plastiche nere; realizzazione di oscillatore ultra-compatto ad Er-vetro in regime di mode-locking passivo con frequenza di ripetizione maggiore di 10 GHz per la sintesi di un nuovo pettine di frequenza nella regione tra 0.5 a 2 µm per la calibrazione di spettrometri astronomici (astrocomb).

  

Oscillatore a Ti:zaffiro in regime di Kerr-lens mode-locking. 

 

Attrezzature

Il laboratorio è dotato di: i) riferimento ottico a riga strettissima (100 Hz) basato su un laser ad erbio in fibra a 1.5 µm stabilizzato in frequenza rispetto ad una supercavità in vetro a bassissimo coefficiente di dilatazione termica (ULE, Ultra-Low-Expansion glass); ii) laser a Nd:YAG ad anello non planare in singola frequenza; iii) prototipo di laser a Ti:zaffiro operante a 800 nm in regime di Kerr-lens mode-locking (frequenza di ripetizione: 250 MHz, durata impulsi: 30 fs, potenza media: 0.3 W); iv) prototipo industriale di un laser a Yb:CALGO operante a 1045 nm in regime di mode-locking (frequenza di ripetizione: 160 MHz, durata impulsi: 70 fs, potenza media: 70 mW); v) laser a Er-fibra operante a 1550 nm in regime di mode-locking (frequenza di ripetizione: 250 MHz, durata impulsi: 70 fs, potenza media: 90 mW); vi) laser a semiconduttori di potenza per il pompaggio ottico dei materiali attivi; vii) antenne fotoconduttive per la generazione e rivelazione di radiazione THz; viii) strumentazione ottica (autocorrelatori ottici, misuratore di lunghezze d'onda, analizzatori di spettro ottico, interferometri Fabry-Perot e Michelson, misuratori di potenza ed energia) ed elettronica (oscilloscopio campionatore a 40 GHz, analizzatore di spettro elettrico, oscilloscopi digitali con 4 GHz di banda).



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