Fotoluminescenza e fotonica: dalle sorgenti di luce miniaturizzate ai rivelatori di radiazione
La fotonica è il campo della scienza e tecnologia che abbraccia la generazione, la rivelazione nonché la gestione della luce mediante confinamento, manipolazione ed amplificazione. I fenomeni di luminescenza sono ampiamente utilizzati in sorgenti di luce e rivelatori di radiazione a stato solido basati su difetti puntiformi in materiali isolanti. Tra questi, i centri di colore aggregati F2 ed F3+, indotti nel fluoruro di litio (LiF) tramite radiazioni ionizzanti di varia natura e laser attivi nell’intervallo spettrale del visibile, sono stati studiati ed utilizzati con successo al Centro Ricerche ENEA Frascati per la realizzazione di sorgenti luminose miniaturizzate prototipali in configurazione di guida d’onda e di microcavità ottiche verticali per l’ottica integrata, nonché come nuovi rivelatori di immagini per raggi-X, basati sulla lettura ottica della fotoluminescenza dei difetti localmente indotti. L’elevatissima risoluzione spaziale intrinseca su un largo campo di vista e la versatilità offerta dall’abilità nella crescita mediante evaporazione termica di film sottili di LiF consentono applicazioni nei settori della nanofotonica, scienza della vita, energia. Recentemente l’uso è stato esteso anche alla diagnostica avanzata di fasci di protoni, con promettenti risultati per imaging e dosimetria tramite fotoluminescenza
Photoluminescence and Photonics: from miniaturised light sources to radiation detectors
Photonics is the science of the harnessing of light. Photonics encompasses the generation of light, the detection of light, the management of light through guidance, manipulation, and amplification. Luminescence phenomena are widely used in solid state light sources and radiation detectors based on point defects in insulators. Among them, 2 ed F3+ aggregate colour centres are induced in lithium fluoride (LiF) by various kinds of ionizing radiation and are laser active in the visible spectral region. They have been studied and successfully used at Frascati ENEA Research Centre for realizing prototypes of both miniaturized light sources, in the form of waveguides and vertical optical microcavities for integrated optics, and of novel X-ray imaging detectors, based on the optical reading of photoluminescence of the locally induced defects. The highest intrinsic spatial resolution on a wide field of view and their versatility, achieved by the growth of LiF thin films by thermal evaporation, allow using such detectors in the frameworks of nanophotonics, life science and energy. Recently, they have been also used in the advanced diagnostics of proton beams, with promising results in imaging and dosimetry based on photoluminescence