Risonatori ottici e modi gaussiani. Autofunzioni di un risonatore. Modi gaussiani e loro propagazione attraverso i sistemi ottici. Teoria ABCD. (3 ore)Interazione atomo–radiazione. Hamiltoniana di interazione. Sistema a due livelli. Emissione spontanea. Regola d’oro di Fermi. Teoria delle perturbazioni per un sistema a due livelli. Allargamenti di riga. Allargamenti di riga omogenei e inomogenei. Allargamento per collisioni. Allargamento radiativo. Allargamento per effetto Doppler. Equazioni di Bloch. Coefficienti di Einstein. (7 ore)Teoria semiclassica del laser. Laser in regime steady-state. Laser in regime transiente. Laser mode locked. Laser a impulsi ultracorti. Propagazione di impulsi ultracorti in mezzi dispersivi. (5 ore)Ottica non lineare. Effetto Pockels. Modulatori elettroottici. Modulatori di fase.Effetti ottici non-lineari. Polarizzazione non-lineare. Teoria semiclassica della suscettività ottica non-lineare. Equazione d'onda non-lineare. Sum-frequency generation. Up-conversion. Difference-frequency generation. Amplificazione parametrica, Oscillazione parametrica. Generazione di II armonica. Phase matching con cristalli birifrangenti. Tecniche di autocorrelazione per la misura di impulsi laser ultracorti. Effetti ottici non-lineari del III ordine. (15 ore)Teoria classica della corenza e proprietà statistiche della radiazione. Luce coerente e caotica. Il Beam Splitter. Interferometro di Mach-Zehnder. Coerenza al I ordine. Proprietà statistiche della radiazione. L’esperimento di Brown-Twiss. Coerenza al II ordine. (4 ore)Quantizzazione del campo elettromagnetico. Teoria quantistica del campo elettromagnetico. Relazioni di commutazione. Stati puri e misture statistiche di stati. Interazioni atomo – campo. Hamiltoniana atomica quantizzata. Rate di assorbimento e di emissione. (7 ore)Luce non classica. Operatore densità. Operatori di campo a singolo modo. Stati numero. Stati coerenti. Luce caotica. Photon bunching e antibunching. Luce squeezed. Teoria del beam splitter. Rivelazione omodina. Interferometria a singolo fotone. Stati a due fotoni. (7 ore)

1) Saleh, Teich, PHOTONICS, Wiley; 2) Svelto, PRINCI PLES OF LASERS, Plenum; 3) Boyd, NONLINEAR OPTICS, Academic Press; 4) Loudon, THE QUANTUM THEORY OF LIGHT, Oxford University Press ; Rulliere, FEMTOSECOND LASER PULSES