Anno accademico 2007/2008 - lauree triennali

[ELENCO COMPLETO]
  1. Istituzioni di economia.
  2. Laboratorio di algoritmi e strutture 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.
  10. Laboratorio di ottica.
  11. Laboratorio di sistemi operativi.
  12. Logica e teoria degli insiemi.
  13. Matematica finanziaria.
  14. Meccanica analitica.
  15. Meccanica quantistica.
  16. Meccanica razionale.
  17. Metodi computazionali della fisica.

60. Laboratorio di optoelettronica

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.



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