università di pavia dipartimento di fisica “a. volta” ossidi ferroelettrici: dalla scienza dei...
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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: [email protected]
Pagina web in costruzione: www.labraman.it
LiNbO3 LiNbO3/LiTaO3
K1-xLixTa1-yNbyO3
Ba0.77Ca0.23TiO3
Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla Scienza dei Materiali alla
Fotonica Fotonica
KTaO3
BaTiO3
KNbO3
SrTiO3
LiTaO3
Ossidi ferroelettrici :
Perovskiti ABO3
P. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPvP. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPv
FeCrMgCuHfV…
Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla Scienza dei Materiali alla
Fotonica Fotonica
Perché sono interessanti e come vengono utilizzati?
P. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPvP. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPv
Il limite nella trasmissione elettronica dei dati è raggiunto e un ulteriore passo in avanti richiede reti di comunicazione completamente ottiche.
Mate
riali f
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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-
Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla Scienza dei Materiali alla
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
P. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPvP. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPv
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
Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla Scienza dei Materiali alla
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
P. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPvP. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPv
Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla Scienza dei Materiali alla
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
Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla Scienza dei Materiali alla
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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Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla Scienza dei Materiali alla
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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Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla Scienza dei Materiali alla
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
Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla Scienza dei Materiali alla
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 …
Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla Scienza dei Materiali alla
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
P. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPvP. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPv
Le competenze e la strumentazione disponibili e gli interessi scientifici permettono di occuparsi anche di altre tematiche
Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla Scienza dei Materiali alla
Fotonica Fotonica
Venite a visitare i laboratori!
Piano CantinaPiano Cantina (Lato ascensori) qui sotto
P. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPvP. Galinetto 1 Aprile 2004 Dip. Fisica “A. Volta” UniPv
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
Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla 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
Possibili effetti: Possibili effetti:
•Variazioni d’indice di rifrazione per effetto fotorifrattivo/stress/ modifiche strutturali
•Ablazione - danno ottico
Femto-scrittura
V. Degiorgio D. Grando
Ossidi Ferroelettrici: Ossidi Ferroelettrici: dalla Scienza dei Materiali alla dalla Scienza dei Materiali alla
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.