Università di PaviaUniversità di PaviaDipartimento di Fisica “A. Volta”Dipartimento di Fisica “A. Volta”

Ossidi Ferroelettrici: dalla Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla Scienza dei Materiali alla

Fotonica Fotonica

P. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPvP. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPv

Personale coinvolto:

Pietro Galinetto Enrico Giulotto Francesco Rossella Giorgio Samoggia Virginia Stasi Massimo Marinone

Indirizzo e-mail: cognome@fisicavolta.unipv.it

Pagina web in costruzione: www.labraman.it

LiNbO3 LiNbO3/LiTaO3

K1-xLixTa1-yNbyO3

Ba0.77Ca0.23TiO3

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Fotonica Fotonica

KTaO3

BaTiO3

KNbO3

SrTiO3

LiTaO3

Ossidi ferroelettrici :

Perovskiti ABO3

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FeCrMgCuHfV…

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Fotonica Fotonica

Perché sono interessanti e come vengono utilizzati?

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Il limite nella trasmissione elettronica dei dati è raggiunto e un ulteriore passo in avanti richiede reti di comunicazione completamente ottiche.

Mate

riali f

err

oele

ttri

ci

reticoli olografici

filtri interferenziali e demoltiplicatori di lunghezza d’onda

memorie olografiche di volume

tempi di accesso al dato ~1s e una alta capacità di immagazzinamento, che non possono essere ottenute attraverso le tecniche convenzionali di storage

Utilizzando impulsi laser ultracorti con elevata densità di energia, si possono raggiungere tempi molto brevi di scrittura e cancellazione arrivando fino al nanosecondo

guide d’onda

“...LiNbO3 optical quality crystals are commonly used as a waveguide substrate material for various devices such as ELECTRO-OPTICAL (E/O) MODULATORS, ACOUSTO-OPTICS (A/O) FILTERS, NON-LINEAR

OPTICS (NLO) DEVICES FOR FREQUENCY CONVERSION, etc....”

L’effetto fotorifrattivo

E Banda di conduzione

Banda di valenza

e-

hν

ND+-ND ND+

NA-

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Fotonica Fotonica

In un materiale fotorifrattivo, la comparsa di un campo elettrico interno E modula l’ indice di rifrazione attraverso l’effetto elettro-ottico di Pockels

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Un’illuminazione spaziale disomogenea induce una variazione dell’ indice di rifrazione proporzionale all’ intensità incidente,che rimane memorizzata nel mezzo anche dopo che l’ illuminazione è terminata+ -

L’effetto fotorifrattivo

Un’illuminazione spaziale disomogenea induce una variazione dell’ indice di rifrazione proporzionale all’ intensità incidente,che rimane memorizzata nel mezzo anche dopo che l’ illuminazione è terminata

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Fotonica Fotonica

In un materiale fotorifrattivo, la comparsa di un campo elettrico interno E modula l’ indice di rifrazione attraverso l’effetto elettro-ottico di Pockels

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Fotonica Fotonica Scienza dei Materiali

Fotonica Dispositivi

Opportuni droganti per le finalità ricercate (ad es. LiNbO3 ridurre il danneggiamento ottico cioè diminuire effetto fotorifrattivo o esaltare per fare immagazzinamento ottico)

Realizzazione di micro e nanostrutture per la fotonica

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Perchè attività di ricerca?

stabilità strutturale,stabilità chimicacapacità di supportare il trasferimento di carica tra stati di difettocoefficienti elettro-ottici elevati

Richiesta di migliori qualità del materiale

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Fotonica Fotonica Attività di ricerca

Studio dei fenomeni di trasporto e localizzazione di carica generata per irraggiamento ottico in sistemi ABO3 eventualmente drogati e degli effetti di tale irraggiamento sulle proprietà ottiche lineari e nonlineari con lo scopo di comprensione e controllo dei meccanismi

Studio della fattibilità di strutture periodiche 1D, 2D e 3D, di guide d’onda e microstrutture in genere su substrati cristallini di LiNbO3 o altri ossidi ferroelettrici mediante irraggiamento laser al femtosecondo nella zona spettrale di trasparenza

Caratterizzazione delle proprietà strutturali, ottiche ed elettroniche di substrati di OF ABO3 al

variare delle stechiometria, dei droganti …

Come?

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Fotonica Fotonica Attività sperimentale

Non si può certo pensare di fare tutta “in casa”…

COLLABORAZIONI

Ba1-xCaxTiO3

K1-xLixTa1-yNbyO3

LiNbO3

Organiche ed interne al Dipartimento – Unipv (Azzoni - Degiorgio)

Esterne nazionali ed internazionali

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Fotonica Fotonica

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INOA Firenze

C.n.r. IMM Bo

UniPd – Dip. Fisica

C.n.r. Ist. di Cibernetica NA

Collaborazioni nazionalie internazionali

Saes Getter S.p.a.

Avanex 2 Co.

A.F. Ioffe Physical & Technical Institute – S.Petersburg – RU

Material physics department – UA Madrid - E

Fachbereich Physik, University of Osnabrueck - DE

Institute of Physics, AS CR, Prague RC

Dept of Mat. Science, Ukrainian Acad.of Sciences, Kiev, Uk

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Fotonica Fotonica

•Spettroscopia Raman e micro-Raman

•Misure di fotoconducibilità, correnti termostimolate, correnti fotogalvaniche

•Assorbimento, fotoluminescenza e termoluminescenza

•Birifrangenza, rotazione Faraday

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Al variare di T, , E, H …

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Fotonica Fotonica Attività collaterali

studio delle proprietà strutturali di ossidi per applicazioni nel campo della sensoristica CHIFIS UNIPV

beni culturali studio di reperti archeologici e oggetti d’arte sia per la datazione che per lo studio delle procedure di restauro Azzoni

studio di sistemi geologici (inclusioni fluide) per la valutazione del paleoclima e dei depositi di idrocarburi Scienza della Terra UNIPV

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Le competenze e la strumentazione disponibili e gli interessi scientifici permettono di occuparsi anche di altre tematiche

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Fotonica Fotonica

Venite a visitare i laboratori!

Piano CantinaPiano Cantina (Lato ascensori) qui sotto

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018020022

Per discutere in dettaglio delle possibilità di tesi…

Pietro Galinetto Enrico Giulotto Francesco Rossella Giorgio Samoggia

Peculiarità della tecnica: Peculiarità della tecnica: i irraggiamento nella regione di trasparenza

maggiore lunghezza di penetrazione

elevatissime intensità di picco assorbimento multifotonico possibilità di ionizzazione a valanga

il trasferimento di energia è confinato nel volume focale

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Fotonica Fotonica

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Possibili effetti: Possibili effetti:

•Variazioni d’indice di rifrazione per effetto fotorifrattivo/stress/ modifiche strutturali

•Ablazione - danno ottico

Femto-scrittura

V. Degiorgio D. Grando

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Fotonica Fotonica

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Femto-scrittura

Scrittura laser di guide d’onda in geometria trasversale e longitudinale

Reticoli scritti con impulsi ultrabrevi (100fs) per interferenza in materiali vetrosi Applied Surface Science 197

(2002) 688, M. Hirano et al.