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Mid- and far-IR optoelectronic devices based on Bose-Einstein condensation
MIR-BOSE
Finanziamento del: European Commission    Bando: H2020-FETOPEN-1-2016-2017
Inizio attività: 01/01/2017    Termine attività: 31/12/2020
Budget Complessivo: 3.786.160,00 €    Costo complessivo finanziato all'INO: 192.500,00 €
Responsabile Scientifico del progetto: Raffaele Colombelli     e per l'INO è: Carusotto Iacopo

Organismo/Istituzione/Azienda prima Assegnataria: CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (CNRS)

altri Organismi/Istituzioni/Aziende coinvolte: CNR - Istituto Nanoscienze, CNRS CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE, Foundation Research and Technology Hellas, Tematys, Universitaet Regensburg, Germany, University of Leeds, Università di Pisa - Dipartimento di Fisica

Riassunto: I dispositivi optoelettronici lavorano tipicamente nel regime di accoppiamento debole luce-materia, per esempio i laser che si basano sull'inversione di popolazione per ottenere un guadagno ottico. Recentemente e' cresciuto l'interesse in dispositivi
quantistici che operano invece nel regime di accoppiamento forte, in cui l'accoppiamento luce materia e' cosi' forte che si creano nuovi stati -i cosiddetti polaritoni di cavita'-, parzialmente di luce, parzialmente eccitazione di materia.
Nei semiconduttori, i polaritoni eccitonici sono stati finora i tipo piu' studiato di sistema fortemente accoppiato, ma recentemente sono stati realizzati nuovi fenomeni basati su transizioni intersottobanda. Le eccitazioni che ne risultano sono chiamate
polaritoni intersottobanda e hanno due proprieta' marcanti: (i) un carattere bosonico che si mantiene fino a alte densita' di portatori, in quanto non sono limitate dalla transizione di Mott; grandi splitting di Rabi.
Sebbene la comunita' scientifica ha esplorato la fisica di base dei polaritoni intersottobanda, il loro potenziale per futuri dispositivi optoelettronici innovativi non e' stato ancora esplorato.
Il progetto MIR-BOSE ambisce a realizzare questo potenziale e dimostrare dispositivi optoelettronici che operino nel regime di accoppiamento forte luce-materia. In particolare, dimostreremo i primi laser bosonici operanti nel range del mid-IR e dei THz dello spettro elettromagnetico.
L'operazione laser qui non si basa su un'inversione di popolazione, per cui si potra' operare ad alta temperatura e ad alta potenza. Dimostreremo un nuovo concetto di Q-switch inverso, che portera' alla realizzazione di impulsi ad alta potenza nel mid-IR, superando cosi' serie difficolta'
nella tecnologia attuale. Infine, dimostreremo sorgenti luminose non-classiche e quantische, generando stati squeezed della luce nel mid-IR/THz per applicazioni ottico-quantistiche. Queste nuove sorgenti avranno un impatto maggiore su varie tecnologie e applicazioni, essendo vantaggiose
alle soluzioni esistenti.


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