La Fotonica costituisce una tecnologia trasversale “abilitante” e permette sviluppi scientifici e tecnologici in molte applicazioni, dal controllo ambientale alle telecomunicazioni, dalla sicurezza alla biomedicina, dall’agroalimentare all’ aerospazio. Il corso parte dai principi di base della propagazione di onde luminose in strutture ordinate come guide d’onda, fibre ottiche, risonatori ottici o cristalli fotonici e poi affronta sistemi più complessi come i sistemi disordinati.
T. Tamir, Integrated Optics, Springer Verlag, 1982.
H. Nishihara, M. Haruna, T. Suhara, Optical Integrated Circuits, McGraw Hill, 1989.
A.B. Matsko, Practical Applications of Microresonators in Optics and Photonics, CRC Press, 2009.
F. Mitschke, “Fiber Optics-Physics and Technology”, Springer (2010), ISBN 978-3-642-03702-3, http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-03703-0/page/1
K. Thyagarajan, Ajoy Ghatak, “Fiber Optics Essentials”,Wiley (2007), ISBN 978-0-470-09742-7, http://onlinelibrary.wiley.com/book/10.1002/9780470152560
Obiettivi Formativi
Il corso si propone di fornire gli elementi essenziali alla comprensione dei fenomeni fisici e delle tecnologie che sono alla base, in particolare, dei moderni sistemi di comunicazione su fibra ottica e di molti dispositivi per la sensoristica.
Le lezioni teoriche saranno integrate da esercitazioni in laboratorio.
Competenze acquisite:
Conoscenza dei principali materiali ottici.
Conoscenza delle fibre ottiche e della componentistica micro-ottica ed in fibra ottica.
Basi dell'ottica integrata.
Conoscenza dei microrisonatori ottici, degli amplificatori ottici e di laser in materiali vetrosi attivati da terre rare. Conoscenza dei principali sensori optoelettronici e delle loro applicazioni. Principali metodi di fabbricazione e caratterizzazione dei componenti ottici oggetto del corso.
Capacità acquisite al termine del corso:
Capacità di utilizzare la tecnologia dello scambio ionico per la fabbricazione di guide ottiche integrate. Capacità di eseguire la caratterizzazione ottica di una fibra ottica e di una guida planare.
Prerequisiti
Conoscenze di base di elettromagnetismo e di ottica.
Il corso si complementa con i corsi di Ottica, Elettronica quantistica, Ottica quantistica, e Fotonica.
Metodi Didattici
La didattica del corso non si basa unicamente su lezioni frontali, ma si avvarrà anche di sessioni di laboratorio in cui gli studenti potranno prendere contatto con alcune semplici tecniche di fabbricazione e caratterizzazione dei microdispositivi ottici.
Inoltre, nel corso dell’anno gli studenti saranno coinvolti in prima persona nella preparazione di sintetici seminari su argomenti da loro scelti. I seminari preludono alla discussione in aula dell’argomento per approfondirlo in modo interattivo con i docenti e i compagni.
Modalità di verifica apprendimento
L’apprendimento verrà verificato mediante esame orale.
Anche la qualità dell’interazione durante le lezioni e dello svolgimento del seminario faranno parte degli elementi di giudizio.
Programma del corso
Il corso darà ampio risalto alle applicazioni dei dispositivi ottici nel campo delle telecomunicazioni, dell’energia solare, dell’imaging, della sensoristica.
Ottica e fotonica: tecnologie abilitanti.
Richiami a nozioni fondamentali di ottica.
Elementi di propagazione ottica guidata.
Ottica integrata: materiali e tecnologie.
Materiali vetrosi; processi di diffusione [laboratorio] / film sottili.
Metodi di caratterizzazione di guide ottiche e dispositivi [laboratorio]
Componenti optoelettronici per telecomunicazioni e sensoristica.
Fibre ottiche e componenti in fibra (reticoli di Bragg).
Componenti e dispositivi ottici integrati (amplificatori ottici e laser integrati basati su vetri drogati con terre rare, modulatori elettro-ottici).
Microrisonatori a modi di galleria (risonatori microsferici, toroidali, a disco) [laboratorio]; microlaser e biosensori.
Materiali fotonici disordinati e complessi.
Random laser.