Laboratorio di Dispositivi Fotonici e Optoelettronici: Modelli e CAD (POEMLab)

Il laboratorio è specializzato nella modellazione, simulazione e progettazione avanzata di dispositivi fotonici e optoelettronici, tra cui laser a semiconduttore, LED, fotorivelatori, modulatori, circuiti fotonici integrati e celle solari. Le attività di ricerca si basano su una combinazione di modelli proprietari, strumenti di simulazione sviluppati internamente nel corso degli anni e piattaforme CAD commerciali di riferimento come Synopsys TCAD, RSoft, Lumerical e COMSOL Multiphysics. Il laboratorio è strettamente collegato al Centro Interdipartimentale per la Fotonica Applicata (Photonext), dove molti dei dispositivi progettati vengono caratterizzati sperimentalmente.

Keywords: Semiconductor lasers, Photonic integrated circuits, Photodetectors, Optical modulators, Solar cells

E-mail di contatto: det.POEMLab@polito.it

Posizione: Polito Maps

Ambiti di ricerca:

Il laboratorio è focalizzato sulla ricerca in modellazione e progettazione, mentre la caratterizzazione sperimentale dei dispositivi viene svolta presso Photonext, il Centro Interdipartimentale per la Fotonica Applicata del Politecnico. Le attività includono:

  • Sviluppo di modelli multiscala e multifisici per laser a semiconduttore innovativi, come laser a punti quantici, VCSEL, laser integrabili nei circuiti fotonici su silicio e laser a cascata quantica operanti nel medio infrarosso e nel THz.  
  • Simulatori dinamici spazio-temporali multimodali, con o senza retroazione ottica, per laser a punti quantici, VCSEL e laser a cascata quantica.  
  • Simulazione delle Equazioni di Langevin quantistiche in approssimazione semiclassica per una descrizione rigorosa del rumore di intensità e di fase nei laser a semiconduttore.  
  • Simulazione e progettazione di dispositivi in nitruro di gallio (GaN) per applicazioni nel visibile (verde) e nell’ultravioletto (per disinfezione) 
  • Progettazione di circuiti fotonici integrati su silicio. 
  • Modelli e metodi di simulazione per componenti ottici integrati, tra cui micro-risonatori ad alto Q con effetti non lineari, modulatori ottici basati su micro-risonatori, modulatori elettroassorbenti e approcci plasmonici.  
  • Simulazioni fisiche di superreticoli di tipo-II basati su antimonidi mediante il metodo NEGF 
  • Progetto di fotorivelatori infrarossi basati su leghe HgCdTe con approccio multiphysics e strumenti EDA.  
  • Modellazione e simulazione di tecnologie fotovoltaiche avanzate (a punti quantici, a banda intermedia, tandem, a film sottile), basate su semiconduttori tradizionali e innovativi (es. perovskiti), per applicazioni terrestri e spaziali.

Servizi offerti:  

  • Il laboratorio può svolgere progetti ed analisi con uso di CAD commerciali per simulazione e design di dispositivi fotonici ed optoelettronici.  
  • In parallelo alle attività svolte grazie a strumenti commerciali, i membri del laboratorio sono storicamente attivi nello sviluppo di software di simulazione in-house, che possono essere utilizzati nell'ambito di collaborazioni, progetti finanziati o contratti.