nanophotonics

kitteninterestAI and Robotics

Nov 15, 2013 (3 years and 11 months ago)

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nanophotonics

curriculum

Programma


Introduzione: cos’e’ la nanofotonica


Alcuni esempi


Cosa facciamo a Trento


Programma curriculum


alcuni esempi di tesi


Programma


Introduzione
:
cos’e
’ la
nanofotonica


Alcuni

esempi


Cosa

facciamo

a Trento


Programma

curriculum


alcuni

esempi

di

tesi


4

From www.nano.gov

What is
Nanophotonics
?

Science of Light
-
Matter Interaction at Nanometer scale (<
1 micron to ≥ 1 nm)


6

What is nanophotonics?

nanotechnology

photonics

Nanoscience/nanotechnology:
creation of useful/functional materials and devices
through control of matter on the nanometer length scale and exploitation of novel
phenomena and properties at that length scale

Photonics
is the technology and science of light generation, handling and control

Nanophotonics
is the interface between the two with optical materials patterned
on wavelength
-
size scales or smaller.

Self
-
assembly

MBE

sputtering

Plasma etching:RIE,ICP

AFM

SEM

TEM

PECVD

plasmonics

modulators

switches

Add/drop filters

X
-
ray lithography

Left
-
handed materials

Photonic crystals

MEMS

Lasers/LEDs

photodetectors

Carbon nanotubes

polymers

Photonic crystal fibers

biomimetics

Quantum dots

sensor
s

NSOM

Nanophotonics: defined by its applications





communications technology



lasers



solid
-
state lighting



data storage



lithography



(bio
-
)sensors



optical computers



solar cells



light
-
activated medical therapies



displays



smart materials



Nanophotonics is a unique part of physics/chemistry/materials
science because it combines a wealth of scientific challenges
with a large variety of near
-
term applications
.

Large interest

from industry in

fundamental
research

on nanophotonics

Kenniseconomie

Programma


Introduzione
:
cos’e
’ la
nanofotonica


Alcuni

esempi


Cosa

facciamo

a Trento


Programma

curriculum


alcuni

esempi

di

tesi


Programma


Introduzione
:
cos’e
’ la
nanofotonica


Alcuni

esempi


Cosa

facciamo

a Trento


Programma

curriculum


alcuni

esempi

di

tesi


Optical fiber

core

cladding

shielding

Optical fiber:

long distance communication

Length scales in photonics

km

1 mm

10

m

1

m =


5

m

Merging optics and electronics

requires nanoscale optics

40 nm

Photonics

Electronics

frequency

size

1

m

10 GHz

Planar optical waveguide

Si

high index

low index

1 mm

Photonic integrated circuits on silicon

1 mm

SiO
2
/Al
2
O
3
/SiO
2
/Si

Al
2
O
3

technology by M.K. Smit
et al.
, TUD

Optical clock distribution on a Si microprocessor

Intel Website

Photonics

on silicon

http://www.ima.umn.edu/industrial/2002
-
2003/sigalas/sigalas.pdf

Computer interconnects hierarchy

Mihail M. Sigalas, Agilent Laboratories, Palo Alto, CA


Nanophotonics examples:

light trapping in solar cells by metal nanoparticles

http://www.erbium.nl/

Nanophotonics examples:

large
-
area fabrication of photonic nanostructures

Marc Verschuuren, Philips Research

Nanophotonics examples:

Light emission from quantum dots

Nanophotonics examples:

Energy transfer in quantum dot / Er system

Nanophotonics examples:

Controlled spontaneous emission in photonic crystals

1 m

Willem Vos

Examples of Nanophotonics



Iridescent colors on butterfly wings are due
to Photonic
-
Crystals. i.e. Stacks of Nanoscale
Gratings

Metal Nanoparticles Enhance Raman Scattering Signals by
several orders of magnitude


This Effect is called Surface Enhanced Raman Scattering
(SERS)

Bioimaging with Nanoparticles

Nanoparticles are also used for bioimaging by non
-
optical techniques like Magnetic
Resonance Imaging (MRI), Radioactive Nanoparticles as tracers to detect drug pathways or
imaging by Positron Emission Tomography (PET), and Ultrasonic Imaging. For MRI, the
magnetic nanoparticles could be made of

oxide particles which are coated with some
biocompatible polymer.

Newer Nanoparticle Heterostructures have
been investigated which offer the possibility
of imaging by several techniques
simultaneously. An example is Magnetic
Quantum Dot.


Programma


Introduzione
:
cos’e
’ la
nanofotonica


Alcuni

esempi


Cosa

facciamo

a Trento


Programma

curriculum


alcuni

esempi

di

tesi


Programma


Introduzione
:
cos’e
’ la
nanofotonica


Alcuni

esempi


Cosa

facciamo

a Trento


Programma

curriculum


alcuni

esempi

di

tesi


Nanoscience

Laboratory


Silicon laser


Optical amplifier


Metamaterials


Photonic black holes


Nonlinear optics


Photovoltaics


Organic/inorganic hybrids


Biophotonics


Optical sensors

NL
LABOR
ATORY

FONDAZIONE BRUNO KESSLER

CENTRO CNR

AZIENDE

UNIVERSITA’ E

LABORATORI

ITALIANI

UNIVERSITA’ E

LABORATORI

INTERNAZIONALI


European project

Photonics and electronics convergence in silicon


European project

Photonics and electronics convergence in silicon

P type Poly
-

silicon

N type Poly
-

silicon

~200 nm

~200
nm

~50 nm

SiO
2

SR
O


European project

Photonics and electronics convergence in silicon


Grandi progetti PAT

Un microchip per la proteomica


Grandi progetti PAT

Un microchip per la proteomica


Grandi progetti PAT

Un microchip per la proteomica


Grandi progetti PAT

Un microchip per la proteomica


Progetto europeo

Rete ottica su di un chip


Progetto europeo

Rete ottica su di un chip



R

In
Through
L

Drop
8


Progetto europeo

Fotovoltaico di terza generazione


Progetto europeo

Fotovoltaico di terza generazione


Progetto europeo

Rifrazione and riflessione in sistemi dielettrici in
moto


Progetto europeo

Rifrazione and riflessione in sistemi dielettrici in
moto

General
scheme LAUREA
MAGISTRALE


Corsi obbligatori per tutti gli orientamenti:


Nuclear and Subnuclear Physics (Advanced) (6 cfu)


Physics of Matter (Advanced) (6 cfu)


Experimental Methods (Advanced) (6 cfu)


Quantum Mechanics (Advanced) (6 cfu)


Statistical Mechanics (Advanced) (6 cfu)


Corsi obbligatori degli orientamenti facenti parte del

percorso
Experimental Physics:



Experimental Physics (Advanced) (6 cfu)


1 corso a scelta fra:


Advanced Electronics Laboratory (6 cfu)


Laboratory of Condensed Matter (6 cfu)


Laboratory of Energy conversion processes (6 cfu)


Photonics (6 cfu)


I corsi relativi agli orientamenti per un totale di 24 crediti sono suggeriti da specifici gruppi di ricerca


Lo studente completa il proprio percorso formativo con i seguenti corsi/attività comuni ad entrambi i
percorsi:


corsi a scelta libera (12 cfu)


attività di tesi (39 cfu);


attività formative relative alla conoscenza della Lingua Inglese focalizzata principalmente sulla


qualità
della comunicazione dell'attività scientifica (3 cfu).



Primo anno

Secondo

anno

Primo
semestre

Secondo

semestre

Primo
semestre

Secondo

semestre

mandatory

-

Statistical

mechanics

-

Optoelectronics

-

Quantum Optics

-

Experimental Physics
(advanced)


-

Photonics

-

Advanced

Photonics
laboratory

Thesis

Choice

B
(one)

-

Solid State Physics

-

Optical spectroscopy

Choice C
(two)

-

Experimental

methods in
experimental science

-
Laboratory

of Advanced
Electronics

-

Physics of Materials
(Advanced)

-

Data analysis Methods


5 courses

5 courses

Primo anno

Secondo

anno

Primo
semestre

Secondo

semestre

Primo
semestre

Secondo

semestre

mandatory

-

Statistical

mechanics

-

Optoelectronics

-

Quantum Optics

-

Experimental Physics
(advanced)


-

Photonics

-

Advanced

Photonics
laboratory

Thesis

Choice

B
(one)

-

Solid State Physics

-

Optical spectroscopy

Choice C
(two)

-

Experimental

methods in
experimental science

-
Laboratory

of Advanced
Electronics

-

Physics of Materials
(Advanced)

-

Data analysis Methods


5 courses

5 courses

Primo anno

Secondo

anno

Primo
semestre

Secondo

semestre

Primo
semestre

Secondo

semestre

mandatory

-

Statistical

mechanics

-

Optoelectronics

-

Quantum Optics

-

Experimental Physics
(advanced)


-

Photonics

-

Advanced

Photonics
laboratory

Thesis

Choice

B
(one)

-

Solid State Physics

-

Optical spectroscopy

Choice C
(two)

-

Experimental

methods in
experimental science

-
Laboratory

of Advanced
Electronics

-

Physics of Materials
(Advanced)

-

Data analysis Methods


5 courses

5 courses

Primo anno

Secondo

anno

Primo
semestre

Secondo

semestre

Primo
semestre

Secondo

semestre

mandatory

-

Statistical

mechanics

-

Optoelectronics

-

Quantum Optics

-

Experimental Physics
(advanced)


-

Photonics

-

Advanced

Photonics
laboratory

Thesis

Choice

B
(one)

-

Solid State Physics

-

Optical spectroscopy

Choice C
(two)

-

Experimental

methods in
experimental science

-
Laboratory

of Advanced
Electronics

-

Physics of Materials
(Advanced)

-

Data analysis Methods


5 courses

5 courses

Programma


Introduzione: cos’e’ la nanofotonica


Alcuni esempi


Cosa facciamo a Trento


Programma curriculum


alcuni esempi di tesi


Programma


Introduzione
:
cos’e
’ la
nanofotonica


Alcuni

esempi


Cosa

facciamo

a Trento


Programma

curriculum


alcuni

esempi

di

tesi



Mattia Mancinelli


Caratterizzazione

di

sequenze

di

risonatori

accoppiati

in
ottica

integrata

in
silicio


Christian Schuster


Fabbricazione

e
caratterizzazione

di

celle

fotovoltaiche

a
nanocristalli

di

silicio


Elisa Borga


Generazione

di

seconda

armonica

in guide
d’onda

a
silicio

sotto strain


Giuliana

Fugaro


Caratterizzazione

del layer
fotonico

in un chip per
la
rilevazione

di

proteine