LABORATORIO DI
ELETTRONICA QUANTISTICA
I. Cristiani, P. Minzioni, L. Tartara
G. Nava, C. Lacava
www.unipv.it/eqn
Cosa facciamo
Studio, sotto diversi aspetti, dei fenomeni di interazione
LASER-materia
+
per individuare:
Nuovi materiali ottici non lineari
Nuove strutture per l’ottica guidata
Nuove applicazioni per telecomunicazioni e bio-medicina
Attività di tesi
Filoni di ricerca attivi per possibili tesi:
Silicon photonics
componenti ottici integrati realizzati su Si
Biophotonics
dispositivi ottici per analisi e manipolazione di singole cellule
Silicon Photonics
Silicon Photonics
Waveguide:
The basic component
Silicon Photonics
Very high index contrast (up to 3)
•
•
•
•
Sharp bends (1-3 μm )
Small Footprint
High intensities
Silicon On Insulator Technology
Other waveguiding structures
n2
n1
Monomode optical fiber Δn=10-1
n2
n1
Lithium Niobate waveguide Δn=10-2
Silicon Photonics
Silicon waveguide - Footprint
Silicon Photonics
The coupling problem
mono-mode fiber optics  SOI waveguides
different worlds! (size)
1 μm
SOI
waveguide
Beam from SMF
Silicon Photonics
Linear tapers
Waveguide
LIGHT
Taper
• Low efficiency (around 20 %)
• Difficult to make it with standard CMOS fab
• Lensed fiber required
Silicon Photonics
Nonlinear behavior
pump
pump
signal
signal
Mezzo lineare
λ
λ
pump
pump
signal
signal
pump
idler
idler
signal
λ
λ
SLOT waveguide
λ
Silicon photonics
Possibile Tesi:
•Caratterizzazione lineare e nonlineare di strutture ottiche integrate in Si
•Progettazione di filtri ottici integrati a cavità risonante
COLLABORAZIONI
CEA-Leti (FR)
STmicroelectronics (IT)
Glasgow University (UK)
Biophotonics
Se a causa della diffusione della luce su di un oggetto varia la quantità di
moto dei fotoni, contemporaneamente viene applicata una forza all’oggetto.
Biophotonics
Forze ottiche: intrappolamento e
deformazione senza contatto!
F
F
F
F
90°
Micro-prisms
a)
b)
dTRAP

K
h

Optical beam
Fiber cores
360 m
Output facet
Cross section
Biophotonics
Pinze ottiche (optical tweezer)
NA > 1.15
Biophotonics
Biophotonics
Estensore ottico (optical stretcher)
2 counter-propagating laser
beams
 not focused beams
 cell suspension flowing
in between
TRAPPING: dual beam trap
STRETCHING: refracted light by the
cell surface
Net force on the center: zero
Additive surface force: hundreds of pN
Biophotonics
Estensore ottico integrato
Biophotonics
Selezionatore ottico integrato
Biophotonics
Possibile Tesi:
Caratterizzazione sperimentale e numerica di dispositivi per la manipolazione
ottica di sistemi cellulari
• Caratterizzazione sperimentale della trappola ottica e dei sistemi di
elongazione ottica
• Simulazione numerica della trappola ottica
• Confronto tra esperimenti e simulazioni
COLLABORAZIONI
IIT Italian Institute of Technology
Politecnico di Milano
Università di Cambridge
Dipartimento di Biochimica (Università di Pavia)
Dipartimento di Biologia dello Sviluppo (Università di Pavia)
Istituto San Raffaele