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Fotonica

Periodo di svolgimento

da Martedì, 16 Febbraio 2021 a Sabato, 29 Maggio 2021
Ore del corso: 40
Ore dei docenti responsabili: 40

Modalità d'esame

  • Relazione o seminario
  • Prova orale

Prerequisiti

Cosigliato per secondo anno magistrale o perfezionamento. Utile aver già frequentato un corso di fisica dei solidi. 

Programma

  1. Laser a semiconduttore: guadagno, risonatori, guide d'onda, effetti e proprietà. VCSEL, laser in cavità esterna, laser DFB. Laser nanostrutturati e laser a cascata quantica. Semiconductor Optical Amplifiers.
  2. Fotonica terahertz: Auston switches, time-domain spectroscopy, applicazioni e sorgenti THz.
  3. Mode-locking: teoria e tecniche (mode-locking passivo, attivo, self-focusing).
  4. Dispositivi non lineari: equazioni di propagazione, phase matching. Amplificazione parametrica e oscillatori parametrici, modulatori elettro-ottici.
  5. Oscillazioni di Rabi di vuoto e Rabi splitting: Polaritoni eccitonici e intersottobanda. Concetto di accoppiamento ultra-forte e fenomeni non adiabatici. Emissione stimolata in microcavità e laser senza soglia.
  6. Dispositivi per la rivelazione di radiazione: fotodiodi, diodi a valanga, fotoconduttori, Quantum Well Infrared Photodetectors e rivelatori THz "plasma wave".
  7. Elementi di informazione quantistica ed implementazioni in fotonica: qubit, entanglement, CNOT gate, disuguaglianza di Bell. Esperimenti di quantum teleportation e crittografia quantistica.
  8. Elementi di QED di cavità: esperimenti e applicazioni alla computazione quantistica.
  9. Orologi atomici e pettini di frequenza.

Obiettivi formativi

Comprensione e conoscenza dei dispositivi, sistemi e tecniche di base della fotonica e loro impiego nelle tecnologie quantistiche

Riferimenti bibliografici

A. Yariv - Optical Electronics in Modern Communications

D. Bouwmeester, A. Ekert, A. Zeilinger - The physics of quantum information

Articoli scientifici forniti nel corso delle lezioni