Ottica non lineare e fotonica quantistica
A.A. 2022/2023
Learning objectives
L'insegnamento intende fornire le nozioni basilari per la descrizione dell'interazione della radiazione con i mezzi ottici nonlineari, sia in ambito classico che quantistico. Tramite la risposta ottica nonlineare si discutono la generazione di nuove frequenze, la generazione di singoli fotoni e di stati non classici, e se ne studiano le proprietà quantistiche. Vengono inoltre discusse alcune moderne applicazioni della fotonica, della propagazione della radiazione in fibre ottiche e della manipolazione di segnali ottici.
Expected learning outcomes
Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito le seguenti competenze:
1) comprensione dei fenomeni dell'interazione nonlineare tra la radiazione e i mezzi ottici, parametrici e non parametrici
2) conoscenza delle caratteristiche basilari della propagazione degli impulsi nelle fibre ottiche
3) conoscenza delle tecniche di ottica nonlineare per la generazione di singoli fotoni e di stati non classici della radiazione
4) conoscenza delle principali applicazioni della moderna
fotonica e delle tecniche di manipolazione di segnali ottici
1) comprensione dei fenomeni dell'interazione nonlineare tra la radiazione e i mezzi ottici, parametrici e non parametrici
2) conoscenza delle caratteristiche basilari della propagazione degli impulsi nelle fibre ottiche
3) conoscenza delle tecniche di ottica nonlineare per la generazione di singoli fotoni e di stati non classici della radiazione
4) conoscenza delle principali applicazioni della moderna
fotonica e delle tecniche di manipolazione di segnali ottici
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Course syllabus and organization
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
1) Origine della nonlinearità ottica e della polarizzazione elettrica lineare e nonlineare
2) Nonlinearità al secondo ordine, rettificazione ottica e generazione di radiazione THz, cristalli PP
3) Nonlinearità al terzo ordine ed effetto Kerr
4) Propagazione in fibra: self-phase modulation e generazione di supercontinuum
5) Dispositivi fotonici e applicazioni
6) Quantizzazione del campo elettromagnetico nel continuo e propagazione di impulsi fotonici
7) Quantizzazione del campo nei dielettrici
8) Interazioni parametriche e generazione di fotoni da down-conversion parametrica
9) Generazione di stati non classici e stati squeezed
2) Nonlinearità al secondo ordine, rettificazione ottica e generazione di radiazione THz, cristalli PP
3) Nonlinearità al terzo ordine ed effetto Kerr
4) Propagazione in fibra: self-phase modulation e generazione di supercontinuum
5) Dispositivi fotonici e applicazioni
6) Quantizzazione del campo elettromagnetico nel continuo e propagazione di impulsi fotonici
7) Quantizzazione del campo nei dielettrici
8) Interazioni parametriche e generazione di fotoni da down-conversion parametrica
9) Generazione di stati non classici e stati squeezed
Prerequisiti
Concetti fondamentali di:
a) campo elettromagnetico classico e onde elettromagnetiche nel vuoto e nei mezzi lineari; b) meccanica quantistica non relativistica; c) analisi e trasformate di Fourier
a) campo elettromagnetico classico e onde elettromagnetiche nel vuoto e nei mezzi lineari; b) meccanica quantistica non relativistica; c) analisi e trasformate di Fourier
Metodi didattici
L'insegnamento viene erogato tramite lezioni e discussioni in aula. La frequenza è fortemente consigliata.
Materiale di riferimento
Alcuni libri di riferimento:
R.W.Boyd, "Nonlinear Optics" (IV ed), Academic Press
P.E.Powers, "Fundamentals of Nonlinear Optics" , CRC Press
B. E. A. Saleh and M. C. Teich, "Fundamentals of Photonics", John Wiley & Sons, Inc.
C.G.Gerry and P.L.Knight, Introductory Quantum Optics
R.W.Boyd, "Nonlinear Optics" (IV ed), Academic Press
P.E.Powers, "Fundamentals of Nonlinear Optics" , CRC Press
B. E. A. Saleh and M. C. Teich, "Fundamentals of Photonics", John Wiley & Sons, Inc.
C.G.Gerry and P.L.Knight, Introductory Quantum Optics
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in un colloquio che verte sugli argomenti trattati nell'insegnamento. Durante l'esame, della durata media di 1 ora, verranno valutate sia le competenze sia le capacità critiche acquisite dallo studente nella comprensione dei fenomeni dell'interazione del campo di radiazione con mezzi nonlineari e nella descrizione delle moderne applicazioni.
Professor(s)
Ricevimento:
martedi' 14:30 - 19:00
Dip. Fisica via Celoria 16, studio V piano (A/5/C3)