Anno accademico 2006/2007 - lauree triennali

[ELENCO COMPLETO]
  1. Laboratorio di algoritmi e strutture dati.
  2. Laboratorio di basi di dati.
  3. Laboratorio di elettromagnetismo.
  4. Laboratorio di elettronica.
  5. Laboratorio di fisica (1°, 2° 3° unità).
  6. Laboratorio di fisica ambientale e terrestre.
  7. Laboratorio di fisica moderna.
  8. Laboratorio di fondamenti dell´informatica.
  9. Laboratorio di optoelettronica 1.
  10. Laboratorio di optoelettronica 2.
  11. Laboratorio di ottica.
  12. Laboratorio di sistemi operativi.
  13. Logica e teoria degli insiemi.
  14. Matematica finanziaria.
  15. Meccanica analitica.
  16. Meccanica quantistica.
  17. Meccanica razionale.

63. Laboratorio di optoelettronica 1

prof. Gianluca Galimberti


OBIETTIVO DEL CORSO

Dare allo studente le basi teoriche per la comprensione della propagazione
guidata  di  luce  e  la  trasmissione in fibra ottica e verificare in
laboratorio alcune conseguenze della teoria.

PROGRAMMA DEL CORSO

Fondamenti di propagazione guidata e trasmissione in fibra ottica.

Parte teorica:

* La guida d'onda piana: geometria e condizione di autoconsistenza. I modi
della guida. Modi Te e TM. La costante di propagazione ed il diagramma
nello spazio delle fasi. Determinazione del numero di modi guidati e
proprietà di simmetria.
* Velocità di fase, velocità di gruppo, dispersione della velocità di
gruppo.
* Espressioni esplicite per la guida planare con specchi e commenti.
Diagramma delle bande di modi nello spazio delle fasi. Espressione dei
campi elettrici e magnetici dei modi TE della guida piana con specchi e
normalizzazione in energia.
* Considerazioni sul flusso di energia e calcolo del vettore di Poynting.
Guida piana dielettrica simmetrica, diagramma dello spazio delle fasi,
angolo critico, apertura numerica, condizioni al contorno, relazione di
dispersione.
* Significato  fisico  della relazione di dispersione, condizione di
autoconsistenza, numero dei modi della guida.
* Come  sono  fatti i modi della guida dielettrica piana simmetrica,
velocità di gruppo, effetto Goos-Haenschen, diagramma delle bande di
modi, dispersione modale, cause di dispersione nelle guide d'onda.
* Accoppiamento ottico tra guide d'onda, approccio perturbativo, SVEA,
polarizzazione perturbativa, integrali di accoppiamento. Equazioni dei
modi accoppiati, relazioni di dispersione dei modi perturbati.
* Soluzioni esplicite per i coefficienti dei modi, grafici delle relazioni
di dipersione per onde copropaganti e contropropaganti. Possibilità di
amplificazione  in  guida.  Il  trasferimento di energia tra guide
accoppiate e la condizione di phase-matching.
* Lo switch elettro-ottico. Le guide di Bragg: modulazione della costante
dielettrica  e  accoppiamento  di onde contropropaganti. Equazioni
associate e scrittura delle soluzioni complete.
* Calcolo del coefficiente di riflessione e di trasmissione per una guida
di Bragg.
* Andamento dei campi all'interno della guida.
* Dipendenza spettrale dei coefficienti di riflessione e trasmissione,
stima  del valore dell'integrale di accoppiamento, significato del
parametro di detuning, diagramma dello spazio delle fasi.

Esperienze di Laboratorio:

* Misura della apertura numerica di una fibra.
* Misura della attenuazione di una fibra multimodo.
* Misura  della  distribuzione  di intensità di una fibra monomodo e
accoppiamento ottimo laser HeNe-fibra.
* Misura della distribuzione di intensità in una fibra con pochi modi.
* Identificazione  dei  modi che propagano.Propagazione in una fibra
birifrangente: identificazione degli assi e lunghezza di battimento.

BIBLIOGRAFIA

E. Rosencher - B. Vinter, Optoelectronics, Cambridge University Press.

B. E. A. Saleh - M. C. Teich, Fundamentals of Photonics, John Wiley & Sons.

Dispense.

DIDATTICA DEL CORSO

Lezioni  in aula con lavagna luminosa, appunti distribuiti in classe e
seminari  specialistici di approfondimento tenuti da altri docenti. Le
esercitazioni trattano aspetti specifici della teoria svolta a lezione, e
danno indicazioni riguardo agli esperimenti da effettuare in laboratorio.

In laboratorio gli studenti sono assistiti dai docenti e devono effetttuare
misure che riguardano la propagazione della luce nelle fibre ottiche: alla
fine  di  ciascuna  esperienza  è richiesta una relazione che descriva
criticamente  il  lavoro  svolto.  Gli  aspetti  tecnici relativi alle
apparecchiature usate in laboratorio, che sono essenziali per lo svolgimento
degli esperimenti, sono in parte trattati nelle esercitazioni, in parte
spiegati  da  dispense  distribuite durante il corso ed in parte visti
direttamente in laboratorio.

METODO DI VALUTAZIONE

Il giudizio sulle relazioni svolte nel corso dell'anno è parte integrante
della valutazione. In aggiunta, è richiesto il superamento di un esame
orale.

AVVERTENZE

I prerequisiti per la comprensione della materia trattata sono i corsi di
Elettromagnetismo 1, Elettromagnetismo 2 ed Elettrodinamica ed onde. Non è
obbligatorio seguire le lezioni di teoria, ma per essere ammessi all'esame
finale  si  deve  frequentare  almeno  l'80% delle ore previste per il
laboratorio.

Il  Prof.  Gianluca Galimberti riceve gli studenti, al di là delle ore
previste, ogni qual volta venga richiesto, in tempi ovviamente compatibili
con le contestuali esigenze lavorative del Docente.


[ Facoltà di Scienze ]