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SOLID STATE LASER
MAURO TONELLI
Academic year2023/24
CoursePHYSICS
Code190BB
Credits3
PeriodSemester 2
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
LASER A STATO SOLIDOFIS/03LEZIONI18
MAURO TONELLI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Al termine  del corso lo studente avrà acquisto conoscenze che gli permetteranno di avere sia la conoscenza dei dispositivi a stato solido commerciali sia di analizzare la strumentazione di un laboratorio di ricerca

Knowledge

Upon completion of the course, the student will have acquired knowledge that will enable him or her to have both knowledge of commercial solid-state devices and the ability to analyze the instrumentation of a research laboratory

Modalità di verifica delle conoscenze

Lo studente avrà la possibilità di incontrare il docente per eventuali aspetti degli argomenti trattati durante il corso

Assessment criteria of knowledge

The student will have the opportunity to meet with the instructor for any aspects of the topics covered  during the course

 

Capacità

lo studente sarà in grado di svolgere una ricerca e analisi delle fonti. Inoltre sarà in grado di esporre in forma di seminario l'argomento richiesto

Skills

the student will be able to conduct research and analysis of sources. He/she will also be able to expound in seminar form on the required topic

Modalità di verifica delle capacità

Lo studente avrà la possibilità di interagire con docente su tutti gli argomenti del corso.

Assessment criteria of skills

The student will have the opportunity to interact with lecturer on all course topics.

Comportamenti

Lo studente al termine del corso sarà in grado di presentare in modo seminariale una delle  varie tematiche scientifiche affrontate 

Behaviors

The student at the end of the course will be able to give a seminar presentation on one of the various scientific topics addressed

Modalità di verifica dei comportamenti

Durante l'esposizione seminariale sull’argomento prescelto sarà valuta la conoscenza dello studente

Assessment criteria of behaviors

During the seminar exposure on the chosen topic, the student's knowledge will be assessed

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Interazione radiazione/materia, nozioni di ottica

 

Prerequisites

Radiation/matter interaction, notions of optics

Indicazioni metodologiche

Le lezioni si svolgeranno in modo frontale e quando necessario saranno utilizzate slides

Teaching methods

Lectures will be conducted in a frontal manner, and slides will be used when necessary

Programma (contenuti dell'insegnamento)
  • Differenti classi di cristalli isolanti
  • Crescita di monocristalli: Tecniche di crescita e drogaggio
  • Ioni trivalenti di terre rare come mezzi attivi all’interno dei monocristalli: eccitazione dei livelli, vita media radiativa e meccanismi di trasferimento di energia
  • Apparati sperimentali per la misura dello spettro di luminescenza, vita media e spettri di eccitazione
  • Sezione d’urto di emissione ed assorbimento
  • Laser a tre e quattro livelli: progettazione di una cavità laser (cenni)
  • Introduzione ottica gaussiana e ottica matriciale
  • Laser in regime cw e impulsato ( Q-switching e Mode locking)
  • Laser ad emissione verticale (VCSEL) [cenni]
  • Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione del visibile e UV : applicazioni
  • Laser a stato solido in regime continuo ed impulsato nella regione di 1 micron e 2 micron
  • Effetto di raffreddamento dei cristalli con pompaggio ottico per lo sviluppo di raffreddatore a stato solido: applicazioni
  • Laser a guida d’onda: applicazioni
Syllabus
  • Different classes of insulating crystals
  • Growth of monocrystals: Growth and doping techniques
  • Rare-earth trivalent ions as active media within monocrystals: excitation levels, radiative half-lives and energy transfer mechanisms
  • Experimental apparatus for the measurement of luminescence spectra, half-lives and excitation spectra
  • Emission and absorption cross sections
  • Three- and four-level lasers: designing a laser cavity (overview)
  • Introduction Gaussian optics and matrix optics
  • Lasers in cw and pulsed regime (Q-switching and mode locking)
  • Vertical emitting lasers (VCSEL) [in brief]
  • Continuous and pulsed solid-state lasers in the visible and UV region: applications
  • Continuous and pulsed solid-state lasers in the 1 micron  and 2 micron  region
  • Optically pumped crystal cooling effect for the development of solid-state coolers: applications
  • Waveguide lasers: applications

 

Bibliografia e materiale didattico

 

 

  • E. Siegman: ‘’ Lasers ‘’
  • Svelto : ‘’Principles of laser’’
  • Yariv : ‘’ Quantum Electronics’’

 

Bibliography

 

 

  • E. Siegman: ‘’ Lasers ‘’
  • Svelto : ‘’Principles of laser’’
  • Yariv : ‘’ Quantum Electronics’’

 

Indicazioni per non frequentanti

Gli studenti non frequentati possono fare riferimento al docente per il materiale didattico

Modalità d'esame

L’esame si svolgerà in modo seminariale su un argomento concordato con lo studente

Assessment methods

The exam will be conducted in seminar mode on a topic agreed upon with the student

Stage e tirocini

Durante il corso si prevede un breve stage in laboratorio per prendere conoscenza di alcuni esempi di laser a stato solido (visibile-->infrarosso)

Work placement

 There will be a short laboratory stage to become familiar with some examples of solid-state lasers (visible-->infrared)

Updated: 13/11/2023 17:03