FOTONICA

Scopo del corso è di fornire conoscenze di base sui principi di interazione radiazione-materia, sulla manipolazione e guida dei fotoni, sul funzionamento dei laser, dei rivelatori di radiazione e delle celle solari.

Nozioni di elettromagnetismo

Amplificazione Ottica e Laser Atomici

Interazione Radiazione-Materia - Assorbimento, Emissione spontanea e stimolata – Trattazione di Einstein del Corpo Nero – Larghezza naturale di riga – Guadagno ottico - Inversione di popolazione – Processo di saturazione del guadagno – Principi base di amplificazione ottica - Sistemi a 3 e 4 livelli - Cavità di Fabry-Perot – Modi di cavità – Finesse – Laser - Funzionamento di alcuni specifici tipi di laser: il maser ad ammoniaca, il laser al rubino, il laser al neodimio, il laser ad elio-neon – Raffreddamento laser – laser annealing

Guide d’onda

Guide con specchi planari: modi di guida, costante di propagazione, distribuzione di campo, velocità di gruppo – Guide in dielettrici planari: modi di guida, apertura numerica, distribuzione di campo, velocità di gruppo – Guide bidimensionali - Accoppiamento ottico – Accoppiamento fra le guide e switching – strutture Mach Zehnder e modulatori – fibre ottiche– attenuazione e dispersione – riamplificazione del segnale

Rivelatori, LED e Celle Solari

Semiconduttori e loro transizioni ottiche - Giunzione pn - Polarizzazione diretta ed inversa - Caratteristiche capacità tensione - Caratteristiche corrente tensione - Corrente di diffusione - Corrente di generazione e di ricombinazione - Rottura di una giunzione - Diodi tunnel – Rivelatori – Rivelatori a singolo fotone - LED con semiconduttori III-V e II-VI – Efficienza di estrazione – Efficienza quantica - LED al Si:Er – LED a nano ed eterostruttura - Celle solari - Modulatori

Laser a semiconduttore

Guadagno ottico nei semiconduttori - Diodo Laser – Laser ad eterostruttura - VCSEL – Laser a cascata quantica – Laser a bassa dimensionalità

Cristalli Fotonici

Principi base di funzionamento – Nanocavità – Laser a cristallo fotonico - Applicazioni

Saleh & Teich, Fundamentals of Photonics, John Wiley & Sons Inc.