ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| FISICA DEI DISPOSITIVI FOTONICI | FIS/03 | LEZIONI | 54 |
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Il corso si pone l'obiettivo di illustrare e analizzare i principi fisici di funzionamento di dispositivi e componenti utilizzati comunemente in molteplici applicazioni della fotonica e dell'opto-elettronica.
The student who successfully completes the course will be able to understand the physics underlying the operation of the most common semiconductor / solid-state photonic components; will have the capability to use that knowledge for investigating novel device concepts and materials; will be aware of the current research frontiers in this field.
Lo/la studente/essa sarà valutato/a sulla sua capacità di discutere i contenuti del corso utilizzando la terminologia appropriata. Gli/le verrà chiesto di dimostrare di essere in grado di affrontare un nuovo problema di ricerca circoscritto mettendo in pratica, con consapevolezza critica, i concetti e le idee apprese durante il corso.
Metodi:
Prova orale finale
The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology. He/ she will be asked to demonstrate the ability to approach a circumscribed new research problem putting into practice, with critical awareness, the concepts and ideas learned during the course.
Methods:
Alla fine del corso lo/a studente/ssa sarà in grado di comprendere i concetti operativi dei più importanti dispositivi fotonici, sarà in grado di esaminare criticamente nuove idee e implementazioni che appaiono nella letteratura scientifica, avrà il background di fisica necessario per affrontare la simulazione elettromagnetica ed elettronica dei dispositivi fotonici nonché conoscenze sufficienti sui materiali per apprenderne le tecniche pratiche fabbricazione. Saprà infine quali parametri, e come, dovrebbero essere testati per valutare le prestazioni del dispositivo.
At the end of the course the student will be able to understand the operating concepts of the most important photonic devices; he/she will able to critically examine new ideas and implementations appearing in the scientific literature, will have the necessary physics background to tackle the electromagnetic and electronic simulation of photonic devices as well as sufficient materials knowledge to learn their practical fabrication, will know which parameters, and how, should be tested to assess device performance.
Il corso presenta un approccio interattivo in cui gli studenti sono coinvolti in discussioni con l'insegnante, anche riguardo ai nuovi risultati che appaiono nella letteratura scientifica. Esercizi e domande di base sono parte integrante delle lezioni per verificare il grado di comprensione.
The course features an interactive approach in which students are involved in discussions with the teacher, also concerning new results appearing in the scientific literature. Basic exercises / questions are an integral part of the lessons to verify the degree of comprehension.
Lo studente apprenderà la rilevanza e l'impatto della fisica nello sviluppo e nelle applicazioni dei dispositivi fotonici. Sarà in seguito in grado di condurre in modo indipendente un progetto di ricerca nel campo.
The student will learn the relevance and impact of physics in the development and applications of photonics devices. He/she should be able to conduct independentely a research project in the field.
Le impressioni sulla partecipazione alla conferenza di fotonica, le discussioni sui seminari, la scelta degli argomenti dell'esame sono gli elementi utilizzati per verificare il livello di progresso raggiunto.
Impressions on the the attendance to the Photonics Conference, discussions on the seminars, choice of the exam topics will be used to verify the level of progress reached.
Per seguire con successo il corso è necessaria una conoscenza generale della meccanica quantistica. Un'esposizione di base alla fisica dello stato solido (bande di energia, fononi, ecc.) è altamente consigliata.
A general knowledge of quantum mechanics is required to successfully follow the course. An at least basic exposure to solid state physics (energy bands, phonons, etc.) is highly recommended.
Modalità: lezioni frontali
Attività didattiche:
Frequenza: consigliata
Metodi di insegnamento:
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Advised
Teaching methods:
Una frazione rilevante del corso è dedicata alle sorgenti laser a semiconduttore; vengono inoltre studiati rivelatori, sistemi basati sull'ottica non-lineare, amplificatori, modulatori. Un'ultima parte è dedicata invece alla plasmonica, a materiali (ad es. grafene), ed effetti (ad. es controllo dell'emissione spontanea e polaritoni) di attualità scientifica e grande potenziale innovativo.
Brief introduction to the physics of semiconductors and of semiconductor heterostructures. Optical properties of bulk, quantum wells. Gain in semiconductors and semiconductor lasers (configurations, concepts, properties). Mode-locking and frequency combs. Zero-dimensional systems. Non-linear optics: effects and devices. Microcavities and polariton physics. Exciton condensation. Plasmonics, including graphene and 2D materials, and its applications. Photodetectors.
Amnon Yariv, "Optical Electronics in Modern Communications" - Oxford University Press 1997
Recommended reading includes: A. Yariv - Optical Electronics in Modern Communications. Further bibliography will be indicated during the course
Una serie di appunti sui corsi presi dagli studenti precedenti, insieme a diapositive delle lezioni, è disponibile a complemento del materiale bibliografico.
A series of course notes taken by previous students, together with lesson slides, is available to complement the bibliographical material.
Esame orale, in parte a seminario su una tematica di ricerca attuale e di rilievo per il corso.
The exam is oral and is usually constituted by two seminars on recent relevant literature of the field. The two topics of the seminar are typically one on semiconductor devices, the other on solid-state lasers. During the seminar, constant questioning is perfromed to assess the depth of understanding of the reported work and the capability to put it in the context of the course teachings.
