A.A. 2014/2015
Corso di Laurea Magistrale in
Fisica
Ottica non lineare
Codice SCC0476
Alessia Allevi
CFU
SSD
Lezioni
Esercitazioni
Laboratorio
(ore)
(ore)
(ore)
6
FIS/01
48
[inserire voce: es.
attività di campo;
seminari; uscite;…]
(ore)
Anno
Lingua
-
I
Italiano
Obiettivi dell’insegnamento e risultati di apprendimento attesi
- 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
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. Inoltre, è preferibile che
abbia inserito nel piano di studio il corso di Ottica e vi abbia già preso parte.
Contenuti e programma del corso
- 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, whitelight 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.
Tipologia delle attività didattiche
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.
Testi e materiale didattico
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.
Modalità di verifica dell’apprendimento
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.
Orario di ricevimento
L’orario
di
ricevimento
[email protected]
è
da
concordare
via
e-mail
Calendario delle attività didattiche
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Appelli d'esame
Collegamento ipertestuale alla bacheca appelli
con
la
docente:
