Università degli studi dell'Insubria

OTTICA NON LINEARE

A.A. di erogazione 2014/2015

Laurea Magistrale in FISICA
 (A.A. 2014/2015)

Docenti

Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
FISICA SPERIMENTALE (FIS/01)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
60
Dettaglio ore: 
Lezione (60 ore)

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

Ai fini di una miglior comprensione degli argomenti trattati, si richiede che lo studente abbia seguito i corsi di Elettromagnetismo e Fisica della Materia. Inoltre, è preferibile che abbia inserito nel piano di studio il corso di Ottica e vi abbia già preso parte.

- 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);
- 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);
- Fibre ottiche e ottica non lineare: condizione di phase-matching in fibra (2 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.

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.
L’esame è di tipo orale. In genere viene chiesto un argomento a piacere tra quelli trattati, cui fanno seguito alcune domande attraverso le quali la docente intende verificare l’acquisizione da parte dello studente non solo delle conoscenze ma anche competenze necessarie a riconoscere e comprendere i fenomeni ottici non lineari.

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A.A. 2017/2018

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2015/2016

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2013/2014

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE