Commutazione fotonica

Giampiero Contestabile    
Antonella Bogoni  

Il corso introduce i fondamenti delle tecnologie fotoniche esaminando i dispositivi fotonici dal punto di vista strutturale, funzionale e di fabbricazione. Verranno inoltre fornite le basi delle tecniche di commutazione fotonica mediante i dispositivi fotonici non lineari basati su semiconduttore e fibra. Il corso prevede esercitazioni in laboratorio.

1) Semiconduttori per la fotonica a. Proprietà ottiche dei semiconduttori. b. LEDs. c. Propagazione ottica guidata e cavità, perdite e condizione di soglia. d. Laser DBR, DFB, VCSEL, quantum cascaded, a microcavità. e. Parametri-chiave di progetto e meccanismi di degradazione nei laser a semiconduttore. f. Amplificatori ottici a semiconduttore. g. Ricevitori PIN ed a effetto-valanga. 2) Fotonica passiva e dispositivi funzionali integrati a. Ottica guidata integrata. b. Dispositivi passivi integrati. c. Dispositivi funzionali integrati. d. Dispositivi non lineari. 3) Tecniche di deposizione e di crescita di semiconduttori composti. a. Ossidazione, sputtering, evaporazione. b. CVD “Plasma enhanced” e “low-pressure”. c. Epitassia a fase liquida (LPE/) e a fase di vapore (VPE/MOCVD). d. Epitassia a fascio molecolare.(MBE). 4) Strumenti di lavorazione/produzione a. Litografia (a fascio di elettroni, a fascio laser, ottica), metallizzazione. b. Tecniche di incisione “umide” e “a secco”. c. Tecniche di impiantazione ionica, diffusione, annealing. d. Packaging dei dispositivi. 5) Caratterizzazione e testing dei materiali/dispositivi a. Strumentazione per la caratterizzazione dei materiali (diffrazione ai raggi x, foto-luminescenza, misure basate su effetto Hall, tecniche di spettroscopia e microscopia). b. Strumentazione per la caratterizzazione di dispositivi, esempi di setup per testing. 6) Dispositivi a cristalli fotonici a. Principi di base b. PCD a una, due e tre dimensioni: tipologia, tecniche di fabbricazione e di caratterizzazione. 7) Tecnologie per la fibra ottica a. Tecnologia per fibre step- e graded-index. b. Fibre microstrutturate. c. Dispositivi in fibra. d. Amplificatori ottici in fibra. e. Sensori in fibra ottica. f. Accoppiamento in fibra 8) Tecnologia per il vetro-su-Silicio. 9) Commutazione a rotazione di polarizzazione in una fibra altamente non lineare (HNLF). 10) Inversione di segnale con XGM in un SOA. 11) Caratterizzazione di un impulso di un laser mode-locked. 12) Caratterizzazione di un NOLM mediante impulsi ottici. 13) Porta logica ottica AND mediante HNLF 14) Generazione di pacchetti RZ.