Assignatura: Nanofotònica

Quadrimestre: primavera

Crèdits ECTS: 2.5

Professors: Mario Montes Usategui – Ignasi Juvells Prades

Departament / Facultat: Dept. Física Aplicada i Òptica, Facultat de Física, UB

Objectius: L’objectiu de l’assignatura és donar a conèixer a l’alumne les possibilitats de l’òptica i la fotònica en el domini nanomètric, tant en la seva vessant de ciència bàsica com en la tecnològica.
L’alumne aprendrà a reconèixer aquestes dues facetes, familiaritzant-se amb els fenòmens òptics que es produeixen amb escales típiques per sota la longitud d’ona, tant pel seu interès intrínsec com per la possibilitat de proveir de tècniques i eines a altres àrees de la nanociència.

Recomanacions / Requisits previs: No es demanen requisits previs, tot i que és convenient que l’estudiant hagi cursat prèviament assignatures d’òptica, d’electromagnetisme i d’estat sòlid.

CONTINGUTS:

1.Introducció a la fotònica: Repàs de conceptes bàsics tant d’òptica geomètrica com electromagnètica. Introducció al làser. Difracció. Límit de resolució d’Abbe-Rayleigh.

2.Òptica de camp proper: Reflexió total. Ones evanescents. Microscopia TIRF. Espectre d’ones planes: components propagatives i components evanescents. Súper resolució. Microscopi de camp proper (SNOM), modes de funcionament (il·luminació, recol·lecció, PSTM).

3.Nanofotònica en semiconductors. Confinament quàntic: Pous, fils i punts quàntics. Propietats òptiques. Aplicacions.

4.Nanofotònica en metalls. Òptica metàl·lica bàsica. Freqüència de plasma. Plasmons superficials i polaritons. Generació i propagació. Plasmònica: dispositius i circuits nanoòptics.

5.Cristalls fotònics. Banda prohibida fotònica (photonic bandgap, PBG). Estructures amb PBG. Mètodes de construcció. Aplicacions: guies d’ona i fibres basades en cristalls fotònics, sensors, microcavitats òptiques.

6.Biofotònica. Fotons i moment. Trampes i vòrtex òptics. Tecnologia de nanomanipulació òptica. Mètodes de calibració i mesura de forces. Experiments amb molècules individuals.

Planificació:
Hores presencials: 20 h.
Hores de treball no presencial: 14 hores
Hores d’aprenentatge autònom: 35 hores

El temari del curs es donarà al llarg de 20 hores de classes presencials. A més, l’alumne haurà de resoldre entre 3 i 4 exercicis pràctics al llarg del curs, així com realitzar un treball individual d’aprofundiment sobre una de les matèries del curs, amb exposició pública.

Bibliografia

1.“Fundamentals of Photonics”, B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Wiley Interscience (1991)
2.“Near Field Microscopy and Near Field Optics”, D. Courjon, Imperial College Press (2003)
3.“Nanophotonics”, P. N. Prasad, Wiley Interscience (2004)
4.“Surface plasmon subwavelength optics”, W. L. Barnes, A. Dereux, and T. Ebbesen, Nature 424, 824-830 (2003)
5.“Photonic Crystals”, J. D. Joannopoulos, R. D. Meade, and J. N. Winn, Princeton University Press (1995)
6.“Introduction to Biophotonics”, P. N. Prasad, Wiley Interscience (2003)