Il modello matriciale formulato `e stato utilizzato per interpretare i risultati di misure ottenute con un apparato sperimentale analogo a quello mostrato in fig. 3.3, in as- senza del campione. Come gi`a affermato, l’utilit`a di tale esperimento `e duplice: esso consente di validare il modello dal confronto tra le previsioni e i dati sperimentali ottenuti in funzione di un parametro ben controllato, rappresentato dall’angolo θ del polarizzatore; i risultati sperimentali interpretati alla luce del modello permettono di verificare gli effetti spuri, in particolare dovuti alla birifrangenza degli elementi ottici dell’apparato. Per le caratteristiche costruttive degli elementi ottici che figu- rano in questo apparato sperimentale, l’unico elemento ottico responsabile di una componente di dicroismo `e rappresentato dal polarizzatore posto immediatamente prima del rivelatore, che tuttavia nel modello matriciale `e stato schematizzato come elemento ideale. Per questo motivo, l’unica propriet`a ottica rilevante che pu`o esse- re eventualmente osservata nei segnali misurati `e rappresentata dalla birifrangenza spuria attribuibile al PEM o agli specchi. Con queste assunzioni, l’apparato speri- mentale in questione `e stato schematizzato con il modello matriciale presentato ad inizio paragrafo, per LD = CD = 0. Come osservato in precedenza, la birifrangenza `e osservabile con maggior affidabilit`a nella componente in prima armonica dell’in- tensit`a trasmessa. Per questo motivo, `e stata dedicata maggior attenzione a questo segnale.
3.6. RISULTATI SPERIMENTALI DELLE MISURE MACROSCOPICHE. 81
Figura 3.9: Segnale in prima armonica (in V) sul rivelatore in un apparato sperimentale analogo a quello mostrato in fig. 5.4 ma in assenza del campione, in funzione dell’angolo θ formato dagli assi caratteristici del polarizzatore con la direzione di riferimento x.
in funzione dell’angolo θ del polarizzatore. Le incertezze sulla misura del segnale sono state determinate valutando le fluttuazioni della lettura sulla scala di misura prescelta, nella quale gli amplificatori lock-in hanno un sensibilit`a di 20µV/V. Le incertezze sulla misura di θ riflettono invece la scarsa sensibilit`a del goniometro uti- lizzato. Come testimoniato dagli errori sperimentali sull’asse verticale, il segnale in questione pu`o essere interpretato come fortemente influenzato dal rumore. La causa pi`u probabile di questo rumore `e attribuibile a fenomeni di pick-up elettromagneti- co, a causa dei quali l’ingresso dell’amplificatore lock-in si accoppia con del rumore proveniente dal PEM; infatti, per garantire un’adeguata attuazione elastica della barra di silice amorfa che costituisce il modulatore, `e necessario applicare un’elevata differenza di potenziale al piezoelettrico di trasduzione. Nonostante i cavi di collega- mento al PEM, come quelli utilizzati per il rivelatore, siano schermati, l’esperimento dimostra accoppiamento per pick-up.
Considerando questo, l’andamento dei punti sperimentali pu`o essere ritenuto com- patibile con quello di una curva identicamente nulla in θ. Ci`o costituisce una prova del fatto che la birifrangenza spuria associata al PEM e agli specchi `e trascurabile. La rilevanza di questo risultato sar`a pi`u chiara nel paragrafo 3.7. La residua dipen- denza dall’angolo θ pu`o essere interpretata come dovuta alla natura non puramente armonica della modulazione del PEM. In queste condizioni, la componente in prima armonica pu`o essere non completamente separata da quella in altre armoniche.
82 CAPITOLO 3. MODULAZIONE DI POLARIZZAZIONE.
Figura 3.10: Schema semplificato dell’apparato sperimentale relativo alla misura della birifrangenza di una porzione di fibra ottica ricavata da una sonda SNOM. La fibra ottica, in rosso, `e compresa fra i morsetti A e B.
Il secondo risultato presentato `e invece finalizzato a valutare il contributo dato dalla birifrangenza spuria associata alla fibra ottica.
In fig. 3.10 `e riportato lo schema dell’apparato sperimentale che fa riferimento a questo studio. La radiazione polarizzata e sottoposta a Modulazione di Polarizza- zione viene accoppiata ad una porzione di fibra ottica (indicata in rosso e compresa fra gli estremi A e B, costituiti nell’esperimento da accoppiatori per fibra ottica a singolo modo) ricavata da una sonda SNOM, analoga a quella utilizzata nell’espe- rimento SNOM, privata dell’estremit`a rivestita in metallo. La radiazione uscente dalla fibra `e stata quindi ricevuta da un sistema polarizzatore-fotodiodo analogo a quello utilizzato nelle misure senza campione.
In fig. 3.11 `e riportato il segnale in prima armonica in funzione di θ trasmesso dall’apparato sperimentale in questione. Innanzitutto osserviamo che il segnale di prima armonica, a differenza di quello ottenuto senza campione, `e non trascurabile
3.6. RISULTATI SPERIMENTALI DELLE MISURE MACROSCOPICHE. 83
Figura 3.11: Segnale in prima armonica (V) sul rivelatore in un apparato sperimentale analogo a quello mostrato in fig. 3.10, in funzione dell’angolo θ formato dagli assi carat- teristici del polarizzatore con la direzione di riferimento x. In rosso i punti sperimentali, mentre in blu la curva di fit ottenuta mediante la funzione 3.49.
e manifesta un’evidente dipendenza da θ. Poich´e, come mostrato in precedenza, la birifrangenza spuria associata al PEM ed agli specchi `e da considerarsi trascurabile e nell’apparato sperimentale non esistono elementi ottici che possano introdurre CD, il segnale osservato in prima armonica `e da attribuire alla birifrangenza spuria della fibra ottica. I dati raccolti sono stati sottoposti ad un fit mediante la funzione
f (θ, LB, γ, A) = |e−AJ1(Am) sin(LB) sin[2(γ − β)]|, (3.49)
dove, come gi`a detto, Am corrisponde ad un’ampiezza di oscillazione del PEM
pari a 0.383λ. In particolare, poich´e solitamente le fibre ottiche manifestano un assorbimento trascurabile e l’unico elemento ottico assorbitore `e rappresentato dal polarizzatore, l’assorbanza media A complessiva degli elementi ottici `e stata fissata al valore di assorbanza nominale del polarizzatore (Optosigma SPF-50C-32) per λ =473nm, cio`e A =0.77±0.01. Un fit di questi dati mediante la funzione 3.49 ha restituito i seguenti valori dei parametri associati all’elemento ottico birifrangente: LB =0.20±0.04 rad, γ = 27 ± 1 deg. In altre parole, la porzione di fibra ottica in questione nelle condizioni di operazione dell’esperimento introduce una debole birifrangenza spuria. Vederemo in seguito che la birifrangenza spuria costituisce una fonte di errore per la misura dei parametri LD e CD. Per questo motivo, il contributo della birifrangenza spuria deve essere valutato accuratamente. La debole
84 CAPITOLO 3. MODULAZIONE DI POLARIZZAZIONE.
birifrangenza spuria osservata risulta essere un dato incoraggiante, anche se non definitivo, sulla possibilit`a di considerare trascurabile la birifrangenza spuria.