Introduzione

Il brevetto tutela la prima dimostrazione sperimentale della spettroscopia a super risoluzione spettrale ottenuta utilizzando una sorgente di luce laser casuale.
In analogia con le tecniche di microscopia stocastica a super risoluzione (premio Nobel per la chimica nel 2014), sfruttiamo questo effetto per consentire una caratterizzazione spettrale che supera la risoluzione strumentale di uno spettrometro dispersivo ed è limitata solo dall’ampiezza spettrale intrinseca delle modalità laser.

 

Caratteristiche Tecniche

La tecnologia brevettata introduce in spettroscopia  l’idea del campionamento sparse nel dominio della frequenza, utilizzando laser casuali come sorgente luminosa. In questo modo è possibile ottenere una super risoluzione nella caratterizzazione spettroscopica dei campioni analizzati, cioè una caratterizzazione più fine della risoluzione nominale dello spettrometro. Il campionamento a frequenza sparsa consente di recuperare la funzione di trasmissione del bersaglio, così come un’immagine in microscopia a super risoluzione, usando un laser casuale nel regime caotico come sorgente di illuminazione, cosa che consente di ottenere pochi “picchi” stretti, ben separati l’uno dall’altro, con spettro di emissione di ciascun impulso laser completamente non correlato all’impulso precedente. Avendo solo pochi picchi prominenti per ogni spettro laser, diviene possibile una ricostruzione dello spettro bersaglio super-risolto, privo di artefatti di deconvoluzione. L’invenzione consiste in un apparato ottico comprendente uno spettrometro e una sorgente laser casuale, e in un metodo di analisi statistica basato sulle frequenze centrali stocastiche delle modalità di trasmissione laser di mezzi attivi disordinati. D’altra parte, le forti fluttuazioni di intensità tra le diverse modalità di laser vengono normalizzate monitorando in modo sincrono una frazione dello spettro di laser casuale non filtrato.

Possibili Applicazioni

• Sfruttamento delle proprietà intrinseche del laser random nel suo regime caotico;
• Campionamento in frequenza stocastica e sparsa dello spettro target;
• Ricostruzione statistica della funzione di trasmissione super-risolta;
• Indipendenza dalla risoluzione spettrale dello strumento.

Vantaggi

• Risoluzione spettrale maggiore della risoluzione nominale dello strumento
• Maggiore robustezza a bassi livelli di segnale/rumore rispetto all’elaborazione basata sulla deconvoluzione;
• Il metodo si basa su sorgenti luminose economiche basate su semplici dispositivi laser casuali;
• Applicabilità generale a tutti gli intervalli spettrali in cui è disponibile un laser casuale.