Cristalli laser di alessandrite ritenuti adatti per applicazioni spaziali

5 maggio 2023

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di Laser Zentrum Hannover eV

I cristalli laser di alessandrite sono particolarmente adatti per l'uso nei satelliti di osservazione della Terra. Sono robusti e consentono sistemi laser con una lunghezza d'onda di uscita sintonizzabile. Nel progetto europeo Horizon 2020 GALACTIC, i partner Laser Zentrum Hannover eV (LZH), Optomaterials Srl (Italia) e Altechna (Lituania) sono riusciti a creare una catena di fornitura esclusivamente europea per cristalli laser di alessandrite, che possono essere utilizzati per applicazioni spaziali .

Il partner italiano Optomaterials produce cristalli competitivi, ai quali l'azienda lituana Altechna fornisce un rivestimento speciale. Per ottenere le proprietà necessarie per le applicazioni spaziali, Altechna ha sviluppato progetti e processi di rivestimento speciali basati su processi di sputtering a fascio ionico e magnetron.

Gli scienziati dell'LZH hanno testato a fondo i cristalli in speciali sistemi laser. Hanno progettato questi sistemi pensando alle applicazioni future. I dimostratori potrebbero gettare le basi per nuovi strumenti di misura basati sul laser. Gli scienziati del LZH hanno esposto i cristalli di Alessandrite a radiazioni gamma e protoniche e li hanno sottoposti a diversi cicli di temperatura tipici delle applicazioni spaziali.

Prima e dopo questi test ambientali, hanno caratterizzato i cristalli, tra le altre cose, in termini di proprietà di trasmissione e prestazioni del laser. Poiché i test ambientali non hanno modificato in modo significativo i parametri misurati, è stato possibile dimostrare l'idoneità allo spazio. Inoltre, i ricercatori hanno dimostrato che la soglia del danno indotto dal laser (LIDT) dei cristalli è pari o addirittura superiore ai migliori prodotti sul mercato mondiale.

Il team GALACTIC ha quindi aumentato con successo il livello di preparazione tecnologica (TRL) dei cristalli di alessandrite qualificati per lo spazio provenienti dall'Europa da 4 a 6 e ha reso i cristalli pronti per il mercato.

I cristalli di alessandrite hanno un'ottima conduttività termica e resistenza alla frattura. Pertanto, sono adatti per l'uso in sistemi laser ad alta potenza e sono sufficientemente robusti da resistere alle difficili condizioni dello spazio.

Poiché i cristalli possono essere utilizzati per regolare la lunghezza d'onda di uscita dei sistemi laser, potrebbero costituire la base di nuovi tipi di strumenti di misurazione basati su laser per i satelliti di osservazione della Terra. Tali strumenti potrebbero essere utilizzati per raccogliere dati più precisi relativi al clima sullo stato dell’atmosfera o della vegetazione.

I risultati sono pubblicati sulla rivista Optics Express.

Maggiori informazioni: S. Unland et al, Laser ad alessandrite Q-switched ad alte prestazioni pompato con diodi CW in configurazione a doppio passaggio, Optics Express (2022). DOI: 10.1364/OE.478628

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