Titolo del corso
Principles of laser physics and non-linear optics
Codice identificativo del corso
86R-XXXVI-PLPNLO
Syllabus del corso
Obiettivi
il corso si propone di introdurre lo studente ai principi della fisica dei laser, dell'ottica moderna e dell'ottica non lineare
Programma esteso
PRIMA PARTE
Corpo nero
Assorbimento, emissione spontanea e stimolata
Decadimento radiativo
Assorbimento e legge di Lambert-Beer
Saturazione dell’assorbimento
Inversione di popolazione, amplificazione della luce e emissione laser
Soglia per l’emissione laser
Intensità di saturazione
Sistema a 2 livelli
Sistema a 3 livelli
Sistema a 4 livelli
SECONDA PARTE
Assorbimento, emissione spontanea e stimolata
Decadimento radiativo
Assorbimento e legge di Lambert-Beer
Saturazione dell’assorbimento
Inversione di popolazione, amplificazione della luce e emissione laser
Soglia per l’emissione laser
Intensità di saturazione
Sistema a 2 livelli
Sistema a 3 livelli
Sistema a 4 livelli
SECONDA PARTE
Cavità ottica
Modi normali della cavità ottica
Modi trasversali e forma del fascio laser
Propagazione di un fascio laser
Filtraggio spaziale
Q-switching
Mode Locking
Profilo di riga
TERZA PARTE
Modi normali della cavità ottica
Modi trasversali e forma del fascio laser
Propagazione di un fascio laser
Filtraggio spaziale
Q-switching
Mode Locking
Profilo di riga
TERZA PARTE
Solido di Drude
Modello di Lorentz-Drude e dispersione della luce
Coefficiente di riflessione
Skin depth
Campo locale e equazione di Clausius-Mossotti
Velocità di fase e velocità di gruppo
Dispersione per un pacchetto d’onde gaussiano
Dispersione per un inviluppo generico
Materiali anisotropi
Modi ordinari e straordinari , trasversali e longitudinali
Ellissoide degli indici e ellissoide di Fresnel
Modello di Huygens per mezzi anisotropi
Lamine a mezz’onde e quarto d’onda
Modello di Lorentz-Drude : passaggio alla meccanica quantistica
QUARTA PARTE
Modello di Lorentz-Drude e dispersione della luce
Coefficiente di riflessione
Skin depth
Campo locale e equazione di Clausius-Mossotti
Velocità di fase e velocità di gruppo
Dispersione per un pacchetto d’onde gaussiano
Dispersione per un inviluppo generico
Materiali anisotropi
Modi ordinari e straordinari , trasversali e longitudinali
Ellissoide degli indici e ellissoide di Fresnel
Modello di Huygens per mezzi anisotropi
Lamine a mezz’onde e quarto d’onda
Modello di Lorentz-Drude : passaggio alla meccanica quantistica
QUARTA PARTE
Ottica non-lineare
Propagazione in un mezzo otico non-lineare
Self focusing e filamentazione
Generazione di seconda armonica
Phase Matching
Forze ponderomotrici
Propagazione in un mezzo otico non-lineare
Self focusing e filamentazione
Generazione di seconda armonica
Phase Matching
Forze ponderomotrici
Modalità didattica
1 CFU, 8 ore, corso erogato in lingua italiana.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Martedì 2/03 h. 10:00-12:00
Martedì 09/03 h. 10:00-12:00
Giovedì 18/03 h. 10:00-12:00
Martedì 23/03 h.10:00- 12:00
Contents
- Basic principles of lasers: black-body radiation, stimulated and spontaneous emission, Einstein coefficients, semi-classical approach to radiation-matter interaction, population inversion, notion of gain, role of the optical cavity, Q switching, mode-locking, CPA technique, some "constructive" notions about lasers.
- Lorentz-Drude model extended to the case of metals and uniaxial crystals. Anomalous dispersion and dispersion, evanescent waves, group velocity, oscillator forces, transition to quantum physics. Basic principles of nonlinear optics: second harmonic generation, self-focusing and filamentation, induced transparency and opacity, self-phase modulation ...
Teaching form
1 CFU, 8 hours, language: Italian.
Semester
II semestre