The course is taught in English.

Questo insegnamento mira a fornire conoscenze approfondite sul funzionamento dei principali dispositivi ottici attivi e passivi usati nelle comunicazioni ottiche. L'approccio è di tipo applicativo, in cui cioè le derivazioni teoriche sono finalizzate allo studio di dispositivi concreti. Le competenze acquisite saranno utili non solo nella progettazione di sistemi di telecomunicazioni ottici innovativi, ma anche in altri ambiti oggi in forte crescita, quali i sensori ottici e lo sviluppo di macchinari per le lavorazioni industriali con l'uso di laser.

Alla fine del modulo gli studenti conosceranno le principali metodologie di studio dei componenti ottici e optoelettronici usati nei sistemi di comunicazioni ottiche. Pertanto acquisiranno la capacità di analizzare criticamente le prestazioni di quelli disponibili commercialmente e l'abilità di progettarne di nuovi. La capacità di applicare le conoscenze acquisite sarà verificata mediante discussioni ed esercitazioni in aula, e nella fase di esame orale. L'esame orale permetterà anche di migliorare le capacità di comunicazione.

Argomenti tipicamente trattati negli insegnamenti di base di elettromagnetismo applicato, quali linee di trasmissione, guide d'onda metalliche, e onde piane.

Argomenti trattati e suddivisione in ore:

• Dispositivi ottici discreti (20 ore):
  • Principio di funzionamento e progettazione di lamine polarizzatici, isolatori e circolatori, filtri interferenziali, micro-cavità, ecc.
• Fibre ottiche e dispositivi in guida ottica (40 ore):
  • Metodologie di analisi delle guide dielettriche.
  • Modi delle fibre ottiche.
  • Propagazione in fibre singolo modo e multimodo.
  • Effetti di dispersione modale e cromatica in fibra ottica.
  • Effetti non-lineari nelle fibre ottiche.
  • Realizzazione e caratterizzazione di dispositivi con guide ottiche.
  • I reticoli di Bragg in fibra ottica.
  • Dispositivi in guide ottiche attive: amplificatori e laser in fibra.
• Dispositivi opto-elettronici in materiali semiconduttori (20 ore):
  • Analisi e caratteristiche di laser, fotodiodi, e modulatori.

Le esercitazioni riguardano il progetto e l'analisi di alcuni dei dispositivi trattati nel modulo, anche se non c'è una netta distinzione tra lezioni ed esercitazioni data l'impostazione applicativa del modulo; sono inoltre previste visite dimostrative a laboratori di ricerca.

Il materiale didattico (dispense del docente) sarà fornito dal docente titolare dell'insegnamento e messo a disposizione sul sito web del portale della didattica.
Per approfondimenti può essere utile la consultazione di:

• K. Iizuka, Elements of Photonics vol. I + II, Wiley, 2002.
• R.G. Hunsperger, Integrated optics: theory and technology, Springer-Verlag, 2009.
• W. Snyder, J.D. Love, Optical waveguide theory, Chapman and Hall, 1983.
• L.A. Coldren, S.W. Corzine Diode Lasers and Photonic integrated Circuits, Wiley 1995.
• M.Fukuda Optical Semiconductor Devices Wiley 1999.

Esame: prova orale che include anche la discussione di progetti assegnati durante il corso.