Attività di Ricerca

in Fotonica e Tecnologie Laser

Dal 2005 mi dedico alla sensoristica laser applicata alla metrologia industriale realizzando un nuovo laboratorio finanziato con fondi provenienti da contratti di ricerca industriale e progetti di ricerca del Distretto per la Meccatronica della Regione Puglia (MEDIS).

L’attività di ricerca è svolta in stretta collaborazione con l’industria e riguarda la progettazione e lo sviluppo di sensori interferometrici basati sul principio della auto miscelazione di fase in diodi laser (Laser-Self-Mixing), una tecnica che consente una sostanziale riduzione di costi e complessità strumentale rispetto alla interferometria tradizionale, pur garantendo alta affidabilità e buona risoluzione.

Sono stati realizzati diversi prototipi di sensore per la misura:

  • dello spostamento longitudinale di un target nell’intervallo continuo 10-3 - 2x103 mm con risoluzione 0.7x10-3 mm e accuratezza 5x10-3 mm;
  • dello spostamento longitudinale e simultaneamente della vibrazione (wobbling) di un target elastico (3 gradi di libertà)  con range angolare ± 1° e risoluzione 10-3 °;
  • dello spostamento longitudinale con la correzione simultanea delle deviazioni trasversali (straightness e flattness) fino a ± 2 mm con risoluzione di 2x10-2 mm;
  • della misura in tempo reale della profondità del “cratere” di ablazione in metalli, con risoluzione spaziale di 20 um e sensibilità di 0,5 um;
  • della deformazione longitudinale relativa di un asse meccanico con risoluzione < 10-6

In questo ultimo caso, il sensore è realizzato accoppiando il laser ad una fibra ottica in modo da rendere il sistema immune da interferenze elettromagnetiche e utile per applicazioni anche in ambienti potenzialmente pericolosi. Questo sensore ha ottenuto il brevetto negli USA e in Cina ed è pending in UE.

In precedenza avevo avviato una collaborazione con la Honeywell Inc., leader mondiale nella produzione dei nuovi diodi laser a cavità verticale (VCSELs), per la definizione di una procedura di mappatura termica dei VCSELs con tecniche spettroscopiche non invasive.

Negli anni della formazione mi ero occupato principalmente dello studio delle proprietà ottiche di materiali a semiconduttore in condizioni di alta densità di eccitazione sia in regime di eccitazione risonante sia di eccitazione non risonante. I risultati più interessanti conseguiti sono il frutto di una serie di esperimenti condotti tra il ’91 e il ’97 su MQWs di ZnSe/ZnSSe che hanno contribuito a definire la struttura a bande di questo nuovo materiale, la dinamica di rilassamento dei portatori, i processi di localizzazione degli eccitoni e il ruolo dei processi di scattering e di screening nell’amplificazione ottica. Inoltre, riguardano la prima, e unica finora, caratterizzazione sperimentale completa del tensore di suscettività dielettrica del terzo ordine nel ZnSe (pubblicata in Properties of Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors, Wiley Series in Materials for Electronic & Optoelectronic Applications, by S. Adachi) e l’utilizzo di questo materiale in applicazioni fotoniche come specchi a coniugazione di fase e come sorgente di radiazione con ridotte fluttuazioni di fase (quadrature squeezed light).

I risultati di queste ricerche:

  • hanno generato 5 domande di brevetto
  • sono pubblicati in un centinaio di articoli su riviste e atti di congresso internazionali
  • hanno ricevuto complessivamente circa settecento citazioni, di cui una nel compendio Properties of Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors, by S. Adachi, Wiley/ Chichester/UK, 2008

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pubblicato il 06/06/2013 ultima modifica 13/01/2020