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Semiconductor light sources for engineers
01DNYRV
A.A. 2023/24
Course Language
Inglese
Degree programme(s)
Doctorate Research in Ingegneria Elettrica, Elettronica E Delle Comunicazioni - Torino
Course structure
| Teaching | Hours |
|---|---|
| Lezioni | 20 |
Lecturers
| Teacher | Status | SSD | h.Les | h.Ex | h.Lab | h.Tut | Years teaching |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gioannini Mariangela | Professore Ordinario | IINF-01/A | 10 | 0 | 0 | 0 | 3 |
Co-lectures
Context
| SSD | CFU | Activities | Area context | *** N/A *** | 4 |
|---|
Gli obiettivi del corso sono:
1. fornire agli studenti i principi di base riguardanti l'interazione della luce con i materiali semiconduttore ed i fondamenti sui dispositivi a semiconduttori per emissione di luce. Il corso presenta i principi di base su diodi LED, diodi superluminescnti e laser a semiconduttore
2. presentare esempi di applicazione di questi dispositivi focalizzandosi su campi applicativi emergenti diversi dai ben consolidati sistemi di comunicazione ottica
Il corso fornirą quindi le nozioni di base eventualmente utili agli studenti di dottoranto che sono, o saranno in futuro, coinvolti nella progettazione o utilizzo di sistemi che impiegano laser a semiconduttore o diodi LED.
The aims of course are
1. providing to students the basic principles of light-matter interaction in semiconductors and the fundamentals of semiconductor device operation for light emission. The course will present the principles of light emitting diodes, superluminescent light emitting diodes and semiconductor lasers
2. present examples of applications of these devices with focus on the most emerging applicative fields other than the conventional optical communication systems
The course will therefore provide basic notions and tools to PhD students that are, or may be in future, involved in the design or application of systems employing semiconductor lasers or LEDs.
- Fondamenti di fisica dei semiconduttori e di elettromagnetismo
- Nozioni di base di dispositivi a semiconduttore, in particolare diodi
- Fundamentals of semiconductor physics and electromagnetism
- Basic notions on semiconductor devices (diodes)
Principi di base:
- Emissione spontanea, emissione stimolata ed amplificazione della luce in materiale semiconduttore. Guide ottiche in semiconduttore
- Dispositivi semiconduttore basati su emissione spontanea ed amplificazione della luce: diodi LED e diodi superluminescenti (SLD)
- Dispositivi a semiconduttore basati sull'emissione stimolata: diodi laser con emissione nel visibile e nel vicino infrarosso
- Laser a semiconduttore Quantum Cascade per emissione nel medio infrarosso e nella regione THz
- Effetti non lineari nei laser a semiconduttore multi-modo: four wave mixing, generazione di optical frequency combs e solitoni ottici
Applicazioni:
- Applicazioni di SLD: tomografia ottica coerente come tecnica non invasiva per immagini ad alta risoluzione di tessuti biologici
- Applicazioni di diodi laser: proprietą dinamiche dei diodi laser, interferometria basata sulla tecnica self-mixing per misure di velocitą e distanza. Diodi laser per LIDAR
- Applicazioni di laser QCL: spettroscopia molecolare ad alta risoluzione nel medio infra-rosso. Spettroscopia molecolare basata su THz scattering. THz scattering type scanning near field microscopy (s-SNOM) per immaging con risoluzione inferiore della lunghezza d'onda
Principles:
- Spontaneous emission, stimulated emission and light amplification in semiconductors. Semiconductor optical waveguides
- Semiconductor devices based on spontaneous emission and light amplification: light emitting diodes (LEDs) and superluminescent light emitting diodes (SLDs)
- Semiconductor devices based on stimulated emission: laser diodes with emission in the visible and near-infrared range
- Semiconductor Quantum Cascade Lasers for Mid-infrared and THz emission
- Non-linear effects in multimode semiconductor lasers: four-wave mixing; generation of optical frequency combs and optical solitons
Applications:
- Application of SLDs: optical coherence tomography as non-invasive technology for high resolution imaging of biological tissues
- Application of laser diodes: laser diode dynamics and self-mixing interferometry for measurements of distance and velocity. Laser diodes for LIDAR.
- Application of QCLs: MID-IR dual-comb spectroscopy for high-resolution, high-sensitivity broadband molecular spectroscopy. THz scattering high-resolution, high-sensitivity broadband molecular spectroscopy. THz scattering type scanning near field microscopy (s-SNOM) for subwavelength imaging
Modalitą mista
Mixed mode
Presentazione orale - Sviluppo di project work in team
Oral presentation - Team project work development
P.D.2-2 - Giugno
P.D.2-2 - June
Il corso inizierą ad inzio Giugno e prevede un impegno di 4 o 6 ore di lezione per settimana. Il calendario dettagliato delle lezioni verrą presentato ad inizio del corso e verrą discusso con gli studenti in modo da adattarlo alle loro richieste e disponibilitą a seguire le lezioni
The course will start beginning of June with 4 or 6 hours of lesson per week. The detailed calendar of the lessons will be presented at the beginning of the course and possibly discussed with the students to meet their requests and avaliability for attending the lessons.