Università degli studi dell'Insubria

ELETTRONICA QUANTISTICA

A.A. di erogazione 2013/2014

Laurea Magistrale in FISICA
 (A.A. 2013/2014)
Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Affine/Integrativa
Settore disciplinare: 
FISICA DELLA MATERIA (FIS/03)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
48
Dettaglio ore: 
Lezione (48 ore)

Obiettivo principale del corso è di fornire agli studenti una conoscenza di base nel campo dell'elettronica quantistica e della dinamica non lineare di un sistema atomico a due livelli (attivo o passivo) in un risonatore ottico. Nella seconda parte del corso vengono affronti argomenti più avanzati in forma propedeutica, quali lo studio della dinamica multi-modo nei sistemi in cavità (instabilità di Risken-Nummendal) e l'insorgenza di instabilità modulazionali (effetti trasversi in un mezzo Kerr).

Prerequisiti: 

Nozioni di elettromagnetismo e di meccanica quantistica di base.

Modello atomico a 2 livelli – Equazioni di Bloch ottiche (10 ore) - Interazione di un atomo a due livelli con il campo elettromagnetico, Hamiltoniana di interazione in approssimazione di dipolo. - Derivazione delle equazioni di Bloch ottiche. - Soluzione delle equazioni di Bloch in presenza di un onda piana monocromatica – moto di precessione del vettore di Bloch. Confronto con i risultati della la teoria perturbativa. - Trasparenza autoindotta e solitoni di propagazione in approssimazione di onda piana. - Superradianza e superfluorescenza – modello semplificato. Modello di Maxwell-Bloch (8 ore) - Derivazione del modello in approssimazione di onda piana. Approssimazione di inviluppo lentamente variabile e di onda rotante. Inclusione fenomenologica dei processi irreversibili. - Soluzione stazionaria nel regime lineare. Suscettività elettrica. Confronto con il modello classico di Lorentz e con il modello perturbativo. - Soluzione stazionaria nel regime non lineare. Suscettività non lineare. Effetti di saturazione e di allargamento di potenza. Sistemi in cavità nel regime lineare (6 ore) - Risonatori ottici. Cavità ad anello con specchi piani. Funzione di trasmissione della cavità. - Modifica dei modi della cavità vuota in presenza di un mezzo a due livelli nel regime lineare: effetti di mode pulling, mode pushing e mode splitting. Cavità non lineare con mezzo attivo – dinamica del laser (14 ore) - Soluzioni stazionarie per il laser sopra soglia – formula di mode polling per la frequenza di emissione.

Lezioni frontali, comprendenti sia l’illustrazione della teoria, che applicazioni ed esercizi. Illustrazione e utilizzo di metodi numerici per la simulazione della dinamica non lineare di alcuni sistemi in cavità studiati durante il corso.

- Trasparenze delle lezioni fornite dal docente. - Dispense del corso di Elettronica Quantistica di L. Lugiato e F. Prati. - Testi di complemento: R. W. Boyd, Nonlinear Optics, cap. 3, 6 e 7, Terza ed., Accademic,Press (2008) A. Yariv, Quantum Electronics, Cap, 15, Wiley & sons, 3rd ed. (1989). - Articoli di riviste scientifiche per alcuni argomenti specifici trattati durante il corso.
Prova orale in cui vengono discussi gli aspetti piu' concettuali del programma unitamente all'illustrazione di qualche esempio concreto.

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A.A. 2015/2016

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2014/2015

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE