Dottorando in Ingegneria Elettrica, Elettronica E Delle Comunicazioni , 41o ciclo (2025-2028)
Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni (DET)
Collaboratore Esterno
Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni (DET)
Profilo
Dottorato di ricerca
Argomento di ricerca
Modellazione fisica e progettazione di VCSEL ad alta velocità per datacom: rumore RIN, controllo della polarizzazione e feedback ottico esterno.
Tutori
- Mariangela Gioannini
- Pierluigi Debernardi
Keywords
Biografia
Ha conseguito la Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica presso il Politecnico di Torino nel 2025 con votazione 110/110 cum laude, con specializzazione in Radio Frequency Systems Design. In precedenza, ha ottenuto la Laurea Triennale in Ingegneria dell'Informazione (percorso Elettronica) presso l'Università degli Studi dell'Aquila nel 2023, con votazione 110/110. Prima dell'avvio del dottorato, ha svolto un internship di sei mesi presso Coherent Corp. a Zurigo, dove ha caratterizzato chip VCSEL attraverso misure di RIN, spettri ottici, risposta in modulazione small-signal, eye diagram e parametri S, sviluppato pipeline di analisi dati in Python e contribuito alla progettazione di tre prototipi VCSEL di nuova generazione.
Attività e obiettivi di ricerca
La ricerca si inserisce nel contesto delle comunicazioni ottiche ad altissima velocità, dove i VCSEL rappresentano la sorgente laser di riferimento per le interconnessioni ottiche nei data center. Con l'aumento delle velocità di trasmissione verso e oltre i 200 Gb/s per canale, le specifiche di modulazione e di rumore diventano sempre più stringenti, rendendo insufficienti i modelli e le architetture di dispositivo consolidati a velocità inferiori. La ricerca si avvale delle infrastrutture e delle competenze di VCSELence, accordo di ricerca collaborativa tra il Centro Interdipartimentale Photonext del Politecnico di Torino, IEIIT-CNR e Fondazione LINKS, dedicato allo sviluppo di tecnologie VCSEL di nuova generazione.
Il progetto di dottorato si articola su tre assi principali.
Il primo riguarda l'applicazione e la validazione di modelli dinamici che accoppiano il campo ottico nei VCSEL e la distribuzione dei portatori nella cavità, già sviluppati presso il Politecnico di Torino, applicandoli all'interpretazione dei risultati sperimentali ottenuti da Coherent su dispositivi già fabbricati. Questo include la simulazione della risposta in modulazione large-signal e small-signal, la caratterizzazione del rumore RIN e la validazione incrociata con misure sperimentali quali curve LIV, parametri S, eye diagram e analisi spettrale.
Il secondo asse riguarda l'estensione e il miglioramento dei modelli esistenti per includere fenomeni fisici rilevanti per i dispositivi Coherent che le formulazioni attuali non catturano adeguatamente: il profilo realistico del modo ottico, l'iniezione di corrente non uniforme, la polarizzazione e l'effetto del feedback ottico esterno sul rumore laser. Questi aspetti sono di particolare rilevanza per le architetture di transceiver reali.
Il terzo asse è orientato al design di nuovi dispositivi VCSEL con prestazioni migliorate in termini di velocità di modulazione e tolleranza al rumore, con l'obiettivo di fornire a Coherent linee guida di progettazione derivate dall'attività di simulazione e dall'analisi sperimentale, e di contribuire alla fabbricazione e al test di dispositivi ottimizzati. In parallelo, il progetto prevede lo sviluppo di nuove tecniche di misura specificamente concepite per caratterizzare aspetti peculiari dei dispositivi Coherent non adeguatamente coperti dalle metodologie standard, con l'obiettivo di estrarre informazioni fisiche altrimenti inaccessibili.
L'apprroccio metodologico integra simulazione numerica avanzata in MATLAB, tecniche di misura sperimentale ad alta frequenza fino a 40 GHz e analisi dati automatizzata. La stretta collaborazione con Coherent Corp. garantisce che i modelli sviluppati siano costantemente confrontati con risultati sperimentali su dispositivi reali, assicurando rilevanza industriale diretta agli output di ricerca.