Nome insegnamento: OPTOELETTRONICA
Articolazione in moduli: NO
Settore Scientifico Disciplinare: ING-INF/01
Docente responsabile:
Docente a Contratto
Crediti formativi universitari: 6
Numero ore lezioni: 40
Numero ore riservate attività didattiche assistite: 55 Numero ore esercitazioni: 15
Numero ore attività di laboratorio:
Tipologia di attività formativa (TAF): attività caratterizzante
Lingua di insegnamento: Italiano
Anno di corso e Periodo didattico di erogazione: III ANNO – II SEMESTRE
Insegnamento/i Propedeutico/i: Elettronica 1, Campi Elettromagnetici
Risultati d’apprendimento previsti e competenze da acquisire:
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
p-n; 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.
Modalità di erogazione della didattica:
lezioni frontali in aula
Metodi di valutazione:
prova scritta e prova orale
Criteri di valutazione dell’apprendimento:
Criteri di misurazione dell’apprendimento:
Criteri di attribuzione del voto finale:
Testi di riferimento e materiale didattico utilizzato e consigliato:
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:
http://www.dimes.unical.it/index.php/didattica
