Amplificazione ottica e sensoristica

Fabrizio Di Pasquale  

Il presente corso, articolato in due parti, dopo una introduzione ai concetti fondamentali sui componenti ottici più comuni, si concentrerà sulle tecnologie di amplificazione ottica e sensoristica in fibra più diffuse. Il corso fornirà anche un modulo di laboratorio, con un approccio hands-on, in cui lo studente apprenderà come utilizzare in pratica i dispositivi in fibra ottica, e come effettuare misure ed esperimenti con componenti ed amplificatori ottici. L’amplificazione ottica è stata una delle tecnologie abilitanti più importanti degli ultimi anni nelle comunicazioni, che ha consentito l’aumento straordinario delle capacità e delle distanze trasmissive alla base dell’odierno sviluppo di Internet e dei servizi basati su rete. Negli ultimi anni, un nuovo settore sta emergendo, quello dei sensori in fibra ottica, in cui i componenti ottici ed in fibra ottica sono utilizzati per il rilevamento di molti parametri fisici, chimici ed ambientali, trovando innumerevoli applicazioni in un’ampia gamma di settori, dall’ingegneria elettrica, elettronica e nucleare, all’ingegneria civile fino al settore dell’energia.

Amplificatori ottici e sensori in fibra ottica - Le sorgenti luminose per le comunicazioni ottiche: equazioni di rate nei semiconduttori ed il diodo ad emissione luminosa (LED), il meccanismo di retroazione ottica ed il laser, laser a semiconduttore, laser a singolo modo e multi-modali - Fotodiodi: fotodiodi pin e fotodiodi a valanga - Componenti passivi: fibra ottica, accoppiatore ottico, interferometro Mach-Zehnder, tecnologie di filtri ottici, filtri ottici sintonizzabili, multiplatore e de-multiplatore ottico - Dispositivi non reciproci: isolatore e circolatore ottico - Basi di amplificazione ottica: emissione stimolata ed amplificazione ottica, caratteristiche fondamentali degli amplificatori ottici, guadagno, cifra di rumore, potenza di saturazione - Amplificatori ottici discreti e distribuiti: amplificatori Raman e amplificatori in fibra drogata all’Erbio (EDFA), amplificatori ottici a semiconduttore (SOA), processi parametrici ed amplificatori parametrici - Sensori in fibra ottica: introduzione alla sensoristica in fibra ottica, sensori distribuiti basati su effetto Raman e Brillouin, sensori basati su reticoli di Bragg in fibra Laboratorio di amplificazione ottica e componenti - Utilizzare un power-meter ottico, utilizzare i fotodiodi pin ed i fotodiodi a valanga - Misura di parametri indipendenti dalla lunghezza d’onda su componenti ottici passivi. - Utilizzare l’analizzatore di spettro ottico nelle misure di componenti ottici - Caratterizzare un laser - Misura di guadagno e saturazione su amplificatori ottici - La cifra di rumore degli amplificatori ottici: fondamenti della misura - Caratterizzare un EDFA - Caratterizzare la larghezza di riga: rilevazione ottica omodina ed eterodina - Misure dinamiche su oscilloscopio e misure di spettro elettrico