A.A. 2013/14
Corso di Laurea Magistrale in Fisica LM17
Ottica non lineare
Codice SCC0476
Alessia Allevi
CFU
SSD
Lezioni
(ore)
6
FIS/
01
48
Esercitazioni
(ore)
Laboratorio
(ore)
[inserire voce:
es. attività di
campo;
seminari;
uscite;…]
(ore)
Lingua
Anno
2013/2014 (secondo
semestre)
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);
Italiano
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: selfphase 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 noncollineare: 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 è
[email protected]
da
concordare
via
e-mail
con
Calendario delle attività didattiche
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Appelli d'esame
Collegamento ipertestuale alla bacheca appelli
la
docente:
