Propagazione ed ottica applicata

Ernesto Ciaramella      Tel. +39 050 5492156

Il presente corso, articolato in tre moduli, fornirà i fondamenti di campi elettromagnetici , ed esaminerà in dettaglio le implicazioni nell'ambito dell'ottica applicata e della propagazione guidata, in fibra o in guida dielettrica, così come nell'ambito della di propagazione wireless. Più in dettaglio, il modulo di insegnamento sui fondamenti di campi elettromagnetici e propagazione offrirà allo studente un'introduzione iniziale ai concetti fondamentali connessi alla teoria dei campi elettromagnetici e sarà quindi incentrato sulla teoria delle linee di trasmissione, la propagazione delle guide d'onda dielettriche, gli amplificatori ed i laser in fibra o in guida d'onda. Una parte non trascurabile sarà dedicata al design di specifiche componenti ottiche in fibra ed in guida, fornendo elementi di analisi e la logica sottostante al comportamento dei dispositivi ottici in modo tale da rendere lo studente capace di applicare indipendentemente i concetti fondamentali al design di dispositivi reali di interesse pratico; verranno inoltre descritti metodi numerici per l'analisi modale, basati sugli elementi finiti, così come strumenti di modellazione statica e dinamica di amplificatori ottici in fibra ed in guida. Il modulo di insegnamento sui fondamenti di ottica applicata fornirà i concetti e le nozioni basilari sulle onde luminose, la loro natura, la loro descrizione e le loro caratteristiche fisiche, ed illustrerà inoltre i principali settori di applicazione dell'ottica. Il modulo di insegnamento sulle reti di comunicazione wireless approfondirà in particolare gli aspetti legati alla trasmissione wireless, e tratterà i fondamenti, le tecnologie utilizzate ed i protocolli esistenti nelle comunicazioni su reti wireless.

This course, which is organised in three modules, will provide the basics of electromagnetic fields and will deal specifically with the implications in the fields of applied optics and guided transmission, both through optical fibers or dielectric waveguides, as well as the implications in the domain of wireless transmission. More in detail, the course module on fundamentals of electromagnetic field and propagation will offer students an introduction to the fundamental concepts related to electromagnetic theory and will then be specifically focused on transmission line theory, propagation in dielectric optical waveguides, fiber and waveguide amplifiers and lasers. A considerable effort will be devoted to the design of specific fiber and waveguide based optical components, providing the analysis and logic behind this design in such a way that the student can understand and learn how to apply the fundamental concepts in order to reach practically useful results. Numerical tools based on the Finite Element Method for modal analysis will be described, as well as static and dynamic fiber/waveguide amplifier modelling tools. The course module on fundamentals of applied optics will provide basic information about the nature of lightwave, its physical descriptions and the current applications of optics science. The course module on wireless communication networks will provide an overview of wireless network transmission, technologies and protocols

Campi elettromagnetici e propagazione - Equazioni di Maxwell - Linee di trasmissione - Propagazione e riflessione di onde piane - Guide d'onda dielettriche rettangolari - Guide d'onda cilindriche: le fibre ottiche - Il metodo agli elementi finiti per l'analisi modale e la propagazione in guida d'onda - Amplificatori ottici e laser in fibra ottica - Amplificatori ottici e laser integrati in guida d'onda Fondamenti di ottica applicata - Ottica geometrica e l'ottica dei raggi luminosi - Ottica matriciale - Equazioni di Maxwell in ottica - Il fenomeno della polarizzazione - Interferenza e diffrazione - Ottica quantistica - I laser e le loro applicazioni Comunicazioni wireless - Introduzione alla trasmissione wireless - Nozioni fondamentali sulle reti wireless

L'esame consiste in una prova orale e di una possibile discussione di un semplice progetto assegnato allo studente.