Laser a cascata quantica per misure ultraprecise

L'interesse applicativo verso la rivelazione di molecole in tracce attraverso l'uso di tecniche spettroscopiche nell'infrarosso - regione ideale per lo studio delle molecole - ha reso di grande utilità i laser a cascata quantica, la più versatile tra le sorgenti coerenti nel medio infrarosso: le loro dimensioni estremamente compatte li rendono, infatti, adatti per applicazioni sul campo, mentre la potenza (fino ad alcuni watt per emissione continua) e purezza spettrale consentono una gamma potenzialmente molto ampia di impieghi. Collegando tali laser ai moderni riferimenti di frequenza (pettini, «comb» di frequenza), è possibile ottenere misure ultraprecise di frequenza assoluta: è questo il risultato innovativo di una ricerca dell'Istituto Nazionale di Ottica del CNR, che ha permesso misure assolute di frequenza nel medio infrarosso con una precisione di pochi kHz (qualche parte su 100 miliardi). La possibilità di stabilizzare la frequenza del laser su un riferimento stabile permette di studiare la larghezza di riga del laser su scale di tempo diverse, con una caratterizzazione completa delle fluttuazioni della frequenza, e di stringere la riga del laser fino al suo limite minimo, la cosiddetta larghezza intrinseca. Lo studio della larghezza di riga del laser è culminato nel recente risultato che sta avendo grande risonanza internazionale: la prima misura diretta della larghezza intrinseca della riga di un laser a cascata quantica, che, per la prima volta, evidenzia la possibilità di superare il limite previsto di purezza spettrale, misurando una emissione intrinsecamente oltre mille volte più pura dei laser a diodo convenzionali. 

Autori: S. Borri, S. Bartalini, I. Galli, P. Cancio, G. Giusfredi, D. Mazzotti, A. Castrillo, L. Gianfrani e P. De Natale

Titolo: Lamb-dip-locked Quantum Cascade Laser for Comb-referenced IR Absolute Frequency Measurements.

Rivista: Opt. Express

Anno: 2008

Riferimenti bibliografici: 16, 11637 (2008)