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ANTONIO D'ALESSANDRO

CONOSCENZA E COMPRENSIONE.
Lo studente acquisirà una conoscenza solida e coordinata dei fenomeni, dei materiali, dei dispositivi e delle
tecniche optoelettroniche, relativamente alla generazione, rivelazione ed elaborazione di segnali ottici, alla conversione di energia solare in energia elettrica mediante il fotovoltaico, alle interconnessioni ottiche e la riduzione di consumo di potenza.
CAPACITÀ APPLICATIVE.
Lo studente acquisirà attraverso il corso, padronanza dei criteri di progetto in base alle specifiche relative a diversi contesti applicativi dalle telecomunicazioni, alla sensoristica, alla strumentazione ottica.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO.
Lo studente acquisirà le capacità di progettazione e valutazione delle prestazioni dei principali componenti per ogni sistema optoelettronico.
ABILITÀ DI COMUNICAZIONE.
Lo studente acquisirà la capacità di comunicare in forma scritta attraverso relazioni e in forma orale durante discussioni tecniche in aula e all’esame sui contenuti della disciplina.
CAPACITÀ DI APPRENDERE.
Lo studente acquisirà la capacità di apprendere attraverso l’uso di materiali di diverso tipo: dispense, materiale tecnico scientifico disponibile in rete e attraverso le esperienze di laboratorio come indicato dal docente.

Lo studente acquisirà una conoscenza solida e coordinata dei fenomeni, dei materiali, dei dispositivi e delle
tecniche optoelettroniche, relativamente alla generazione, rivelazione ed elaborazione di segnali ottici.
Lo studente acquisirà attraverso il corso, padronanza dei criteri di progetto in base alle specifiche relative a diversi contesti applicativi dalle telecomunicazioni, alla sensoristica, alla strumentazione ottica.
Lo studente acquisirà le capacità di progettazione e valutazione delle prestazioni dei pricipali componenti per ogni sistema optoelettronico.
Lo studente acquisirà la capacità di comunicare in froma scritta attraverso relazioni e in forma orale durante discussioni tecniche in aula e all’esame sui contenuti della disciplina.
Lo studente acquisirà la capacità di apprendere attraverso l’uso di materiali di diverso tipo: dispense, materiale tecnico scientifico disponibile in rete e attraverso le esperienze di laboratorio come indicato dal docente.

Conoscenze di base di Elettronica dai corsi di primo livello di lauree L8 o di Fisica

Proprietà ottiche dei semiconduttori: equazione di Schrödinger, diagramma energia‐momento, semiconduttori diretti e indiretti. Interazione luce‐materia: tassi di assorbimento, di emissione spontanea e stimolata. Semiconduttori III‐V, energy gap‐lunghezza d’onda, leghe ternarie e quaternarie. Omogiunzioni ed eterogiunzioni. Pozzi quantici multipli (MQW). Epitassia a fascio molecolare. LED: relazioni luce‐corrente, modulazione. LED colorati e bianchi. LASER a semiconduttore: guadagno ottico, cavità Fabry‐Perot. Equazioni dinamiche e corrente di soglia. Caratteristiche luce‐corrente. Modulazione per piccoli e grandi segnali. Chirp della frequenza. Rumore d’intensità, di fase e larghezza di riga spettrale. Laser DFB, DBR, VCSEL, MQW, accordabili e pompati a diodi. Fotorivelatori a semiconduttore. Efficienza quantica, sensibilità, banda, corrente di buio. Fotodiodi a giunzione p‐n, p‐i‐n, a barriera Schottky, a valanga e MQW. Principio di funzionamento e caratteristiche di celle solari. Fotocatodi, e fotomoltiplicatori: strutture, tecnologie, prestazioni. Charge coupled devices e CMOS per sensori di immagini. Rumore nei fotorivelatori. Le fibre ottiche: struttura, tecniche realizzative, caratteristiche di propagazione, attenuazione, dispersione cromatica e di polarizzazione. Effetti ottici non lineari. Circuiti ottici planari e Photonic Integrated Circuits (PIC’s). Teoria dei modi accoppiati e progetto dell’accoppiatore coerente. Giunzioni a X e Y. Microrisonatori ad anello. Interferometro integrato di Mach‐Zehnder. Effetto elettroottico Pockels e Kerr. Effetto Franz‐ Keldish e quantum confined Stark effect in pozzi quantici multipli. Modulatori di luce elettroottici integrati a larga banda. Effetto acustoottico. Filtri ottici accordabili e commutatori elettroottici e acustoottici in niobato di litio. Materiali e strutture a bandgap fotonico, calcolo delle bande fotoniche, guide a cristallo fotonico, legge di Purcell, nanolaser, nanocircuiti ottici, fibre a cristallo fotonico.

• G. P. Agrawal, Lightwave Technology: Components and Devices, Wiley Interscience, 2004
• A. Yariv, Optical Electronics in Modern Communications, Oxford University Press, 1997
• J. Singh, Semiconductor Optoelectronics, McGraw‐Hill, 1995
• P. Bhattacharya, Semiconductor Optoelectronic Devices, Prentice Hall, 1994
• H. Nishihara, H. Masamitsu, S. Toshiaki, Optical Integrated Circuits, McGraw‐Hill, 1989
• Appunti di lezione e trasparenti PP proiettati a lezione
•  Materiale integrativo (lucidi/diapositive del corso, articoli) disponibile sul sito web
Classroom (richiesta registrazione)

• G. P. Agrawal, Lightwave Technology: Components and Devices, Wiley Interscience, 2004
• A. Yariv, Optical Electronics in Modern Communications, Oxford University Press, 1997
• J. Singh, Semiconductor Optoelectronics, McGraw‐Hill, 1995
• P. Bhattacharya, Semiconductor Optoelectronic Devices, Prentice Hall, 1994
• H. Nishihara, H. Masamitsu, S. Toshiaki, Optical Integrated Circuits, McGraw‐Hill, 1989

Lezioni di teoria frontali ed esercitazioni sul dimensionamento di dispositivi optoelettronici con esperienze di laboratorio

In presenza non obbligatoria

Esame orale su due argomenti del corso

Principio di funzionamento e strutture di laser e fotorivelatori a semiconduttore