RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Telemetria assoluta a Tempo Di Volo con laser mode locked a picosecondi

Università di riferimento

Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica - Dipartimento - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Massimo Zucco

Descrizione

Il lavoro da svolgere presso l’INRIM-LEN si compone di due fasi distinte. La prima, in collaborazione con POLIMI-DEI, è la modellizzazione della propagazione degli impulsi a picosecondi nell'interferometro INRIM-LEN, la seconda è la caratterizzazione e validazione del metodo di telemetria assoluta proposto, per confronto con l'interferometro incrementale INRIM-LEN (vedi figura 1). Nella prima fase del progetto si tratta quindi di sviluppare un modello della propagazione dell'impulso lungo i bracci dell'interferometro considerando gli effetti dispersivi e di allargamento dell'impulso dovuti all'aria e all'interazione con le ottiche del sistema. Il fine di tale simulazione è valutare quali debbano essere le caratteristiche che la sorgente deve avere in termini di lunghezza d'onda, potenza, stabilità dell'inviluppo, rumore di fase. Nella seconda fase del progetto, viene utilizzato l'interferometro incrementale INRIM-LEN, costruito su un banco ottico con rotaia di 30 m equipaggiata con carro motorizzato, per validare la tecnica proposta. La temperatura ambiente del laboratorio è controllata, mentre gli altri parametri ambientali sono monitorati e dalla misura si ottiene una stima accurata dell'indice di rifrazione medio con la formula sperimentale di Edlén. Si ritiene che si possa arrivare ad una stima dell'indice di rifrazione con incertezza relativa di circa 10-7.
L'interferometro relativo incrementale è formato dal laser stabilizzato, dal braccio di riferimento stabile, dal braccio di misura formato da retroriflettore o altri bersagli trasportati dal carro motorizzato, ed infine dall'elettronica di controllo. Nel caso particolare si utilizzerà un retroriflettore cavo con le superfici metallizzate, che ha la particolarità di limitare le differenze di cammino ottico tra i due fasci. Si ha lo svantaggio di avere sfasamenti in riflessione diversi tra i due fasci, ma che rimangono costanti nella misura e quindi non costituiscono un limite nel confronto. Nel braccio di misura, per mezzo di riflessioni multiple, la distanza può essere percorsa tre volte in modo da raggiungere cammini ottici fino a 100 m (vedi figura 2). Si ricorda che l'interferometro incrementale non può misurare distanze assolute, ma solo lo spostamento relativo del braccio di misura, muovendo il retroriflettore. La risoluzione a cui si arriva nella determinazione dello spostamento relativo è dell'ordine di una frazione di lunghezza d'onda, che nel nostro caso può arrivare a 100 nm. La validazione sperimentale avviene quindi confrontando le letture dei due strumenti per differenti lunghezze del cammino ottico partendo da una posizione di zero, dopo avere corretto le letture con il valore dell'indice di rifrazione calcolato con la formula di Edlén dalla misura dei parametri ambientali.


figura 1


figura 2