Università degli studi dell'Insubria

NON-LINEAR OPTICS

A.A. di erogazione 2018/2019
Insegnamento opzionale

Laurea Magistrale in FISICA
 (A.A. 2018/2019)
Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
FISICA SPERIMENTALE (FIS/01)
Lingua: 
Inglese
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
48
Dettaglio ore: 
Lezione (48 ore)

- conoscenza dei principali fenomeni ottici non lineari (parametrici e non parametrici) (Descrittore di Dublino: Conoscenze e capacità di comprensione)
- comprensione dei requisiti e delle condizioni da soddisfare per la realizzazione di tali processi (Descrittore di Dublino: Conoscenze applicate e capacità di comprensione)
- capacità di discriminare i diversi processi non lineari comprendendone le cause e distinguendoli da quelli puramente lineari (Descrittore di Dublino: Autonomia di giudizio)
- conoscenza delle applicazioni in ambito scientifico-tecnologico dell’ottica non lineare (Descrittore di Dublino: Capacità di apprendere)

Prerequisiti: 

Ai fini di una miglior comprensione degli argomenti trattati, si richiede che lo studente abbia seguito i corsi di Elettromagnetismo e Fisica della Materia.

- Inquadramento storico e introduzione ai principali fenomeni non lineari parametrici e non parametrici (4 ore);
- Tecniche di mode-locking passivo ottenute tramite processi non lineari (Kerr lens mode-locking e assorbitori saturabili) (2 ore);
- Proprietà di simmetria del tensore di suscettività non lineare al second’ordine (2 ore);
- Sistemi ottici lineari e relazioni di Kramers-Kronig in ottica lineare e non lineare (2 ore);
- Trattazione dei principali processi non lineari al second’ordine in approssimazione di onda piana: generazione di seconda armonica, generazione alla frequenza somma, amplificazione parametrica e fluorescenza parametrica, oscillatore ottico parametrico (7 ore);
- Condizioni di phase-matching e generazione in condizione di phase mismatching (3 ore);
- Generazione di processi non lineari tramite fasci Gaussiani focalizzati (2 ore);
- Proprietà di simmetria del tensore di suscettività non lineare al terz’ordine (1 ora);
- Studio della dipendenza dell’indice di rifrazione del mezzo non lineare dall’intensità della luce incidente (1 ora);
- Trattazione dei principali processi non lineari al terz’ordine legati alla variazione dell’indice di rifrazione con l’intensità della luce incidente: self- phase modulation, self-focusing, filamentation, solitoni temporali, coniugazione di fase (8 ore);
- Danneggiamento ottico e assorbimento a molti fotoni (2 ore);
- Ottica ultraveloce e ultraintensa: equazione di Schrodinger non lineare, white-light continuum e produzione di armoniche di ordine superiore (4 ore).
L’attività di laboratorio (che consta di 10 ore) è volta a osservare e investigare in maniera diretta i fenomeni, per lo più legati alla non linearità al second’ordine, presentati a lezione.
Infatti, sulla base della strumentazione e delle sorgenti laser a disposizione della docente è possibile studiare i seguenti processi:
- generazione di seconda armonica in geometria collineare e non- collineare: applicazione alla misura della durata di impulsi corti tramite la tecnica dell’autocorrelazione ottica
- analisi quantitativa della generazione di seconda armonica in condizione di phase-mismatching
- generazione alla frequenza somma e alla frequenza differenza: studio della dipendenza dei processi dalla polarizzazione dei campi ottici coinvolti
- fluorescenza parametrica dal vuoto: osservazione dei coni di spontaneous parametric down conversion e analisi quantitativa delle principali proprietà spaziali e spettrali
- mode-locking passivo: utilizzo di una sorgente laser in cui sia facilmente osservabile il risultato di tale tecnica e la modalità con cui viene ottenuta.

Il Corso viene essenzialmente svolto tramite lezioni frontali (38 ore). Al fine di migliorare la qualità dell’insegnamento e di rendere più comprensibili i contenuti proposti sotto forma di didattica convenzionale, si è inoltre ritenuto opportuno affiancarle un’attività di laboratorio di 10 ore.

Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

L’esame è di tipo orale e diviso in due parti. Per prima cosa viene chiesto un argomento a piacere tra quelli trattati. Questa parte dell'esame è volta a verificare da un lato le conoscenze e capacità di comprensione di uno specifico processo non lineare e dall'altro lato le abilità comunicative e la capacità di apprendere dello studente. Durante la seconda parte dell'esame, la docente farà alcune domande sui restanti argomenti trattati, attraverso cui si intende verificare l’acquisizione da parte dello studente non solo delle conoscenze (Descrittore di Dublino: Conoscenze e capacità di comprensione) ma anche delle competenze necessarie a riconoscere e comprendere i fenomeni ottici non lineari (Descrittore di Dublino: Autonomia di giudizio). Il massimo voto (30/30 e lode) verrà attribuito solo agli studenti che avranno dimostrato di raggiungere gli obiettivi formativi citati sopra. In particolare, dovranno essere in grado di rielaborare i diversi argomenti, di stabilire connessioni, di fare confronti, e infine di fare esempi pratici.

Le lezioni vengono svolte sulla base degli argomenti trattati nei seguenti testi: R. W. Boyd, “Nonlinear Optics”, Academic Press (2008); B. E. A. Saleh and M. C. Teich, “Fundamentals of Photonics”, John Wiley & Sons, Inc. (1991); V. G. Dmitriev, G. G. Gurzadyan, and D. N. Nikogosyan, “Handbook of Nonlinear Optical Crystals”, Springer (1999). Quando è ritenuto utile ai fini didattici, durante le lezioni vengono inoltre fornite copie di alcuni articoli.

Per qualsiasi necessità si prega di contattare la docente via mail al seguente indirizzo: alessia.allevi@uninsubria.it

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A.A. 2019/2020

Anno di corso: 1
Curriculum: OTTICA