Direzione Trasferimento Tecnologico

Settori applicativi

Problema da risolvere

Nell'ambito della sensoristica c'è necessità di effettuare misure a basso livello di radiazione. In tale regime, l'approccio quantistico permette di estrapolare il maggior numero di informazioni impiegando un basso numero di risorse, i.e. fotoni. La regione dell'infrarosso ha diverse limitazioni legate all'uso di detector per cui il rumore rappresenta un fattore limitante ancora significativo.

Descrizione

Il nostro sistema si basa su un apparato QGS basato sull'emissione SPDC in configurazione non-degenere. Questo approccio ci ha permesso di associare le misure eseguite sul fotone emesso nel visibile con le caratteristiche spettrali proprie del target nel vicino IR, dove si trovano i picchi di assorbimento da studiare. Le coppie di fotoni sono state prodotte eccitando un cristallo non lineare (NLC): il fotone idler a energia inferiore (?i ? 1550 nm) attraversa il campione e raggiunge il c.d. "bucket detector", e.g. uno SPAD. Il fotone signal (?s ? 810 nm) viene inviato ad uno spettrometro basato su reticolo e CCD intensificata (iCCD). L'acquisizione dello spettro è attivata dallo SPAD e, per compensare il ritardo nella risposta del bucket detector, il fotone signal viene ritardato mediante una linea di ritardo ottica in fibra multimode. Per quanto riguarda il matching temporale, la messa a punto fine è stata implementata mediante un FPGA. La scelta del NLC determina la larghezza spettrale dei fotoni generati, mentre la correlazione dipende principalmente dal laser di pompa. Il reticolo nello spettrometro è stato selezionato di conseguenza: 600 linee/mm o 1200 linee/mm. Il QGS viene calibrato utilizzando un filtro passabanda e può essere utilizzato con campioni sia liquidi che gassosi. Per i campioni liquidi viene posizionata una cuvetta al posto del filtro di prova mentre per i campioni gassosi, abbiamo progettato e realizzato una cella ottica dotata di un opportuno sistema da vuoto. Questa cella è stata integrata nel ramo del bucket detector per consentire l'interazione tra il campione ed il fotone idler. Abbiamo eseguito esperimenti basati sull'assorbanza dei campioni; l'intensità della radiazione raccolta può essere descritta da una semplice equazione di Lambert-Beer: I = I0 * Exp[-µ(?) ?l]. I (I0) è l'intensità con (senza) il campione, µ(?) è il coefficiente di assorbimento e ?l è la lunghezza del materiale assorbente.

Gruppo di ricerca coinvolto