• giroscopio
• ring laser
• sismologia rotazionale

I Giroscopi laser sono in grado di rilevare la velocità di rotazione relativa della loro cavità rispetto a un sistema inerziale, queste caratteristiche li rendono strumenti interessanti sia per applicazioni geodetiche che sismologiche e aprono la strada a una nuova e relativamente recente branca della geofisica che è la sismologia rotazionale.
Il principio di funzionamento sfrutta l'effetto Sagnac: una rotazione causa una differenza nella lunghezza della cavità “vista” da due onde contro-propaganti all'interno di essa. Nel giroscopio laser questa differenza si traduce in una differenza nella frequenza ottica tra i due fasci contropropaganti. Questa differenza di frequenza risulta in prima approsimazione proporzionale al flusso del vettore velocità angolare attreverso l'area delimitata dal fascio laser.
Un'analisi piu' approfondita del sistema mostra tuttavia che il processo di back- scattering del facio laser sugli specchi di cavità causa un accoppiamento tra i due modi contro propaganti. Questo costituisce un limite alla sensibilità nonchè all'accuratezza della misura dei segnali rotazionali, ci proponiamo di studiare il fenomeno e di correggerne gli effetti sul dato sperimentale, nel caso particolare di rotazioni indotte da cause sismiche.
Il lavoro di tesi si articola in tre parti, la prima riguarda un modello teorico che predice il comportamento del giroscopio laser in presenza di back scattering; la seconda di tipo sperimentale e una terza di analisi dati e considerazioni sull’
applicazione del modello sviluppato nella prima parte ai dati sperimentali ottenuti dall’ apparato descritto nella seconda parte. La prima parte prende in esame l’ apparato teorico che descrive la dinamica del giroscopio laser nell’ approssimazione di mezzo attivo reciproco ed estende quest’ ultima al caso di segnali rotazionali variabili nel tempo.
In questo caso si è proceduto ad una soluzione numerica implementata in ambiente Matlab, che ha portato a sviluppare una fenomenologia completa, all’ interno delle approssimazioni effettuate, della risposta strumentale del giroscopio laser, in presenza di rotazioni di frequenza e ampiezza qualsiasi. Lo schema di analisi che porta alla soluzione numerica, indica un metodo diretto per la correzione degli effetti strumentali dovuti al back scattering. Si dimostra quindi come questo metodo sia efficace a livello teorico-numerico per il recupero del dato relativo al segnale rotazionale. Si è poi confrontato il metodo sviluppato con altri metodi standard noti in letteratura per questo tipo di problemi.
Nella seconda si descrive l’ attività sperimentale svolta presso i laboratori di Fisica e presso la camera pulita dei laboratori dell’ INFN presso San Piero a Grado, sede in cui è stato realizzato un giroscopio laser denominato GP2. Le fasi di montaggio e le tecniche sperimentali che hanno portato alla rilevazione del segnale di Sagnac dovuto al moto di rotazione terrestre sono descritte nei particolari.
Nella terza parte vengono presi in esame i dati sperimentali dell’ apparato GP2 al fine di darne una prima caratterizzazione, viene inoltre riportata l’ analisi di un evento telesismico registrato dal nostro apparato durante il periodo di tesi e confrontato con i dati sismometrici rivelati da un sismometro triassiale Guralp CMG40-T a larga banda.
Infine si è applicato il metodo di correzione del back scattering ai dati sperimentali, mettendone in luce le potenzialità e il limiti dovuti sia alle assunzioni fatte che al rumore strumentale.