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Dipartimento: DIMES
Corso di Laurea: INGEGNERIA ELETTRONICA
Indirizzo Internet Corso di Laurea: www.dimes.unical.it
Nome insegnamento:OPTOELETTRONICA
Condivisione: NO
Articolazione in moduli: no
Settore Scientifico Disciplinare: Ing/Inf-01
Docente responsabile:
Posizione docente responsabile:
CONTRATTO
Crediti formativi universitari: 6
Numero ore riservate attività didattiche assistite: 55
Numero ore lezioni:40
Numero ore esercitazioni: 15
Numero ore attività di laboratorio: 0
Numero ore riservate studio individuale:95
Tipologia: attività caratterizzante ingegneria elettronica
Lingua di insegnamento: italiano
Collocazione: III° anno – I° semestre
Prerequisiti:Elettronica 1, Campi Elettromagnetici
Obiettivi formativi (risultati d’apprendimento previsti e competenze da acquisire – Descrittori di Dublino):
Scopo del corso è di introdurre i concetti che sono alla base delle tecnologie fotoniche attraverso la trattazione dei
principi fondamentali di funzionamento dei sistemi ottici elementari e dei micro e nano dispositivi per la generazione,
la manipolazione e la rivelazione della luce.
Argomenti delle lezioni:
Fondamenti di ottica: propagazione della luce, principio di Huygens, principio di Fermat, leggi della
riflessione e della rifrazione, legge di Snell; riflessione interna totale, ottica geometrica, lenti, lente ideale,
lenti asferiche e sferiche, approssimazione parassiale, lenti sottili, immagini prodotte da una o più lenti
sottili: metodo dei raggi e metodo analitico; sistemi ottici: l’occhio, lente d’ingrandimento, microscopio,
telescopio; lenti spesse, tecnica analitica del “ray tracing”, metodo matriciale, applicazione alle lenti sottili;
aberrazioni cromatiche e monocromatiche primarie, dimensione minima dell’immagine di un oggetto
puntiforme, potere risolutivo di un sistema ottico; specchi piani asferici e sferici, coating antiriflesso,
specchi dielettrici multistrato, metodo matriciale per multistrati; prismi; reticoli di diffrazione, equazione
di Bragg; fibre e guide ottiche (cenni): modi guidati, cut-off, propagazione monomodale e multimodale,
apertura numerica.
Interazione radiazione-materia: Teoria della dispersione, modello di Lorentz dell’atomo, parte reale e
complessa dell’indice di rifrazione, dispersione anomala e assorbimento; dispersione nei metalli, frequenza
di plasma, velocità di gruppo e di fase, allargamento di un impulso in un mezzo dispersivo (cenni); spettro
elettromagnetico; polarizzazione della luce, polarizzatori, legge di Malus, dicroismo, polaroid,
birifrangenza, cristalli anisotropi, tensore dielettrico, cristalli uniassiali, ellissoide degli indici, indice
ordinario e straordinario; dispositivi ottici birifrangenti: lamine ritardanti, prismi polarizzatori,
polarizzazione per riflessione, coefficienti di riflessione e angolo di Brewster; effetto elettroottico lineare e
quadratico, modulazione ottica: cella di Kerr e di Pockels; cavità risonanti: interferometro Fabry-Perot,
modi longitudinali e onde stazionarie.
Rivelatori: coefficiente di assorbimento e materiali per la fotorivelazione; fotocorrente in una giunzione pn; principali figure di merito (efficienza, tempi di risposta, rapporto segnale-rumore); diverse tipologie di
fotorivelatori (p-i-n, metallo-semiconduttore, a valanga, etc.).
Sorgenti: Sorgenti termiche: legge di Stefan-Boltzmann, legge di Wien, radiazione di corpo nero e
tentativi di interpretazione: legge di Rayleigh-Jeans e legge di Planck; sorgenti a emissione di riga, linee di
emissione di un gas, spettroscopia, spettrometria in emissione e in assorbimento, lampade a gas e a
fluorescenza; richiami di teoria dei semiconduttori e sorgenti LED, sorgenti laser: sistema quantistico a
due livelli, emissione spontanea, emissione e assorbimento stimolati, distribuzione di Boltzmann,
coefficienti di Einstein, condizioni affinchè prevalga l’emissione stimolata sull’assorbimento e
sull’emissione spontanea, inversione di popolazione, principali configurazioni di laser, diodo laser.
Argomenti delle esercitazioni:
Svolgimento in aula di esercizi riguardanti i principali argomenti trattati a lezione.
Argomenti delle attività di laboratorio:
Modalità di frequenza: obbligatoria
Modalità di erogazione: lezioni frontali in aula
Metodi di valutazione:prova scritta e prova orale
Testi di riferimento:
1) S. O. Kasap, “Optoelectronics and Photonics – Principles and Practices”, Prentice Hall, Inc., Upper
Saddle River, New Jersey 07458, ed. 2001, (ISBN 0-201-61087-6)
2) E. Hecht, “Optics”, Addison Wesley Publishing Company, Inc. 1987 (ISBN 0-201-11609-X)
3) A. Nussbaum, R. A. Phillips, “Contemporary Optics for Scientists and Engineers”, Prentice Hall,
Inc., Englewwod Cliff, New Jersey, 1976, (ISBN 0-13-170183-5)
Orario e aule lezioni:
Calendario prove valutazione:
www.dimes.unical.it