Ottica non lineare e fotonica quantistica
A.A. 2022/2023
Obiettivi formativi
L'insegnamento intende fornire le nozioni basilari per la descrizione dell'interazione della radiazione con i mezzi ottici nonlineari, sia in ambito classico che quantistico. Tramite la risposta ottica nonlineare si discutono la generazione di nuove frequenze, la generazione di singoli fotoni e di stati non classici, e se ne studiano le proprietà quantistiche. Vengono inoltre discusse alcune moderne applicazioni della fotonica, della propagazione della radiazione in fibre ottiche e della manipolazione di segnali ottici.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito le seguenti competenze:
1) comprensione dei fenomeni dell'interazione nonlineare tra la radiazione e i mezzi ottici, parametrici e non parametrici
2) conoscenza delle caratteristiche basilari della propagazione degli impulsi nelle fibre ottiche
3) conoscenza delle tecniche di ottica nonlineare per la generazione di singoli fotoni e di stati non classici della radiazione
4) conoscenza delle principali applicazioni della moderna
fotonica e delle tecniche di manipolazione di segnali ottici
1) comprensione dei fenomeni dell'interazione nonlineare tra la radiazione e i mezzi ottici, parametrici e non parametrici
2) conoscenza delle caratteristiche basilari della propagazione degli impulsi nelle fibre ottiche
3) conoscenza delle tecniche di ottica nonlineare per la generazione di singoli fotoni e di stati non classici della radiazione
4) conoscenza delle principali applicazioni della moderna
fotonica e delle tecniche di manipolazione di segnali ottici
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
1) Origine della nonlinearità ottica e della polarizzazione elettrica lineare e nonlineare
2) Nonlinearità al secondo ordine, rettificazione ottica e generazione di radiazione THz, cristalli PP
3) Nonlinearità al terzo ordine ed effetto Kerr
4) Propagazione in fibra: self-phase modulation e generazione di supercontinuum
5) Dispositivi fotonici e applicazioni
6) Quantizzazione del campo elettromagnetico nel continuo e propagazione di impulsi fotonici
7) Quantizzazione del campo nei dielettrici
8) Interazioni parametriche e generazione di fotoni da down-conversion parametrica
9) Generazione di stati non classici e stati squeezed
2) Nonlinearità al secondo ordine, rettificazione ottica e generazione di radiazione THz, cristalli PP
3) Nonlinearità al terzo ordine ed effetto Kerr
4) Propagazione in fibra: self-phase modulation e generazione di supercontinuum
5) Dispositivi fotonici e applicazioni
6) Quantizzazione del campo elettromagnetico nel continuo e propagazione di impulsi fotonici
7) Quantizzazione del campo nei dielettrici
8) Interazioni parametriche e generazione di fotoni da down-conversion parametrica
9) Generazione di stati non classici e stati squeezed
Prerequisiti
Concetti fondamentali di:
a) campo elettromagnetico classico e onde elettromagnetiche nel vuoto e nei mezzi lineari; b) meccanica quantistica non relativistica; c) analisi e trasformate di Fourier
a) campo elettromagnetico classico e onde elettromagnetiche nel vuoto e nei mezzi lineari; b) meccanica quantistica non relativistica; c) analisi e trasformate di Fourier
Metodi didattici
L'insegnamento viene erogato tramite lezioni e discussioni in aula. La frequenza è fortemente consigliata.
Materiale di riferimento
Alcuni libri di riferimento:
R.W.Boyd, "Nonlinear Optics" (IV ed), Academic Press
P.E.Powers, "Fundamentals of Nonlinear Optics" , CRC Press
B. E. A. Saleh and M. C. Teich, "Fundamentals of Photonics", John Wiley & Sons, Inc.
C.G.Gerry and P.L.Knight, Introductory Quantum Optics
R.W.Boyd, "Nonlinear Optics" (IV ed), Academic Press
P.E.Powers, "Fundamentals of Nonlinear Optics" , CRC Press
B. E. A. Saleh and M. C. Teich, "Fundamentals of Photonics", John Wiley & Sons, Inc.
C.G.Gerry and P.L.Knight, Introductory Quantum Optics
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in un colloquio che verte sugli argomenti trattati nell'insegnamento. Durante l'esame, della durata media di 1 ora, verranno valutate sia le competenze sia le capacità critiche acquisite dallo studente nella comprensione dei fenomeni dell'interazione del campo di radiazione con mezzi nonlineari e nella descrizione delle moderne applicazioni.
Docente/i
Ricevimento:
martedi' 14:30 - 19:00
Dip. Fisica via Celoria 16, studio V piano (A/5/C3)