Usare i laser per un mondo più sostenibile

La fiera LASER di Monaco ha festeggiato quest'anno il suo cinquantesimo compleanno. Con oltre 40.000 visitatori, il livello è stato ben il 30% superiore al livello pre-pandemia, un chiaro segno dell'importanza economica della tecnologia laser. Nella stessa sede si sono svolte anche le fiere Automatica e World of QUANTUM. Ciò dimostra da un lato quanto oggi la tecnologia laser e l’ingegneria meccanica siano strettamente interconnesse; dall’altro, nuovi argomenti come le tecnologie quantistiche stanno accelerando il ritmo dell’innovazione.

Quanto strettamente sia legata la tecnologia laser alla ricerca di base è stato dimostrato al World of Photonics Congress. La dottoressa Tammy Ma del National Ignition Facility del Lawrence Livermore National Laboratory e il professor Constantin Häfner, direttore del Fraunhofer ILT, hanno parlato durante la conferenza plenaria del potenziale della fusione inerziale guidata dal laser. L’argomento ha suscitato grandi aspettative come futura fonte di energia, ma stimolerà anche lo sviluppo della tecnologia laser.

Saldatura laser per condizioni estreme

Una motoslitta è sicuramente uno degli oggetti più insoliti in una fiera del laser. Quest'anno, tuttavia, Fraunhofer ILT ha esposto presso il suo stand una motoslitta elettrica del produttore di veicoli finlandese Aurora Powertrains. L’azienda utilizza batterie resistenti al freddo con densità di energia estremamente elevata sviluppate per le temperature artiche. La tecnologia di giunzione delle batterie con grado di protezione IP67 è stata personalizzata ad Aquisgrana.

Aurora utilizza celle a sacchetto NMC agli ioni di litio con contatti elettrici in rame e alluminio sottili da 0,2 mm. Le celle vengono saldate con un laser fibra monomodale da 1 kW la cui elettronica di controllo modula localmente la potenza. "Abbiamo valutato l'idea, prodotto i primi campioni e supportato la startup finlandese nel suo ulteriore sviluppo", spiega il Dr. Alexander Olowinsky, capo del reparto di giunzione e taglio del Fraunhofer ILT. “Ora li stiamo supportando nell’implementazione per la produzione su larga scala”.

Laser robusti per misurazioni di inquinanti dallo spazio

Gli esperti del Fraunhofer ILT utilizzano già da diversi anni i laser per la ricerca sul clima. Un contributo importante danno i sistemi LIDAR (Light Detection and Ranging), una forma di scansione laser tridimensionale simile al radar. Esistono sistemi terrestri, basati su elicotteri o basati su satellite. LASER World of PHOTONICS, Fraunhofer ILT ha presentato mostre su queste tre diverse varianti. Uno di questi è il sistema LIDAR satellitare della missione climatica franco-tedesca MERLIN (Manthrop Remote Sensing LIDAR-Mission).

Il metano è uno dei gas serra più pericolosi. È molto più dannoso per l’ambiente della CO2. Per comprendere meglio il cambiamento climatico è quindi importante uno studio preciso su dove esattamente viene emesso e dove scompare. Nell’ambito della missione climatica MERLIN, i ricercatori di Aquisgrana stanno sviluppando un robusto sistema LIDAR. Questo misurerà infine la concentrazione di metano nell'atmosfera a bordo di un satellite.

Invierà raggi laser nell'atmosfera giorno e notte e calcolerà la distribuzione del metano dai segnali retrodiffusi. A differenza delle misurazioni convenzionali del metano con spettrometri ottici, che richiedono radiazione solare, MERLIN-LIDAR può misurare anche valori sul lato notturno della Terra. Può anche essere utilizzato per effettuare misurazioni in spazi nuvolosi su piccola scala. Di conseguenza, il laser deve fornire la massima potenza in un intervallo di temperature compreso tra -30 e +50 °C. A questo scopo presso il Fraunhofer ILT sono state sviluppate speciali tecnologie di montaggio, che ora vengono applicate anche ad altri progetti satellitari.

Convertitore di frequenza quantistico per l'Internet quantistica

Attualmente nell’ambito di diversi progetti finanziati si stanno sviluppando sistemi per l’internet quantistico. Dovrebbero consentire la comunicazione a prova di intercettazione e, in seguito, anche il collegamento in rete dei computer quantistici. La comunicazione tramite Internet quantistico prevede la trasmissione di singoli fotoni generati in speciali sorgenti luminose.