Laboratorio di fisica dei laser 1
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
Il fine dell'insegnamento è quello di far apprendere agli studenti la teoria di base relativa ai sistemi laser e di renderli capaci di progettare, costruire e testare un laser funzionante in tre diversi regimi: continuo, Q-switched e mode locked.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente al termine dell'insegnamento avrà acquisito una buona padronanza di più tecniche ottiche, in particolare:
1) allineamento di una cavità ottica e di un laser
2) misura delle oscillazioni di rilassamento di diversi tipi di laser
3) misura delle differenze in frequenza tra i modi di un laser
4) realizzazione di un laser a singolo modo temporale e spaziale
5) realizzazione di un laser impulsato in Q-switch
6) misura della lunghezza temporale degli impulsi di un laser funzionante in mode-locking
1) allineamento di una cavità ottica e di un laser
2) misura delle oscillazioni di rilassamento di diversi tipi di laser
3) misura delle differenze in frequenza tra i modi di un laser
4) realizzazione di un laser a singolo modo temporale e spaziale
5) realizzazione di un laser impulsato in Q-switch
6) misura della lunghezza temporale degli impulsi di un laser funzionante in mode-locking
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Il fine del corso e' quello di far apprendere agli studenti la teoria di base relativa ai sistemi laser e di renderli capaci di progettare, costruire e testare un laser a stato solido funzionante in tre diversi regimi: continuo, Q-switched e mode loked. Il corso e' strutturato in modo da mettere in stretto relazione gli argomenti teorici trattati a lezione con il lavoro in laboratorio.
Lista degli argomenti:
1) Lezione: introduzione ai lasers, Lab: elementi ottici di una cavita' e loro allineamento;
2) Lezione: interazione radiazione materia e equazioni di rate del laser; Lab: assemblaggio di un laser Nd:YAG e misura della potenza di uscita in funzione della potenza di pompa;
3) Lezione: modi spaziali e temporali di una cavita' ottica, Lab: progetto e realizzazione di un Nd:YAG operante in configurazione multimodale (a) caratterizzazione dei modi spaziali per mezzo di un beam profiler, (b) analisi dei modi temporali della cavita' per mezzo della tecnica dei battimenti con uno spettrometro;
4) Lezione: la fisica del regime Q-switch per la generazione di impulsi laser di alta energia, Lab: progetto e realizzazione di un Nd:YAG operante in regime Q-Switch e relativi tests;
5) Lezione: la fisica dei laser con mode-locker per la generazione di impulsi ultracorti, Lab: progetto e realizzazione di un laser Nd:YAG operante in regime mode-locking e relativi tests;
6) Lezione: interazione non lineare in ottica e teoria dell'autocorrelazione, Lab: progetto e assemblaggio di un autocorrelatore per la misura della lunghezza degli impulsi del laser.
Lista degli argomenti:
1) Lezione: introduzione ai lasers, Lab: elementi ottici di una cavita' e loro allineamento;
2) Lezione: interazione radiazione materia e equazioni di rate del laser; Lab: assemblaggio di un laser Nd:YAG e misura della potenza di uscita in funzione della potenza di pompa;
3) Lezione: modi spaziali e temporali di una cavita' ottica, Lab: progetto e realizzazione di un Nd:YAG operante in configurazione multimodale (a) caratterizzazione dei modi spaziali per mezzo di un beam profiler, (b) analisi dei modi temporali della cavita' per mezzo della tecnica dei battimenti con uno spettrometro;
4) Lezione: la fisica del regime Q-switch per la generazione di impulsi laser di alta energia, Lab: progetto e realizzazione di un Nd:YAG operante in regime Q-Switch e relativi tests;
5) Lezione: la fisica dei laser con mode-locker per la generazione di impulsi ultracorti, Lab: progetto e realizzazione di un laser Nd:YAG operante in regime mode-locking e relativi tests;
6) Lezione: interazione non lineare in ottica e teoria dell'autocorrelazione, Lab: progetto e assemblaggio di un autocorrelatore per la misura della lunghezza degli impulsi del laser.
Prerequisiti
Concetti fondamentali di: campo elettromagnetico classico e onde elettromagnetiche nel vuoto
Metodi didattici
L'insegnamento viene erogato tramite lezioni in aula e lezioni in laboratorio. La frequenza è fortemente consigliata.
Materiale di riferimento
Gli argomenti trattati sono in gran parte contenuti nelle dispense del docente
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in un colloquio che verte sugli argomenti trattati nel corso.
Docente/i