Programmi 2008/2009
PROGRAMMA DEL CORSO DI
OPTOELETTRONICA
DOCENTE
PAOLO SIROTTI
Laser
Principi di funzionamento del laser. Concetto di coerenza. Cavità risonanti. Commutazione del Q e
aggancio in fase dei modi. Equazioni di bilancio per laser a tre livelli. Comportamento statico e
dinamico del laser in regime di piccoli segnali. Classificazione panoramica e descrizione dei
diversi tipi di laser. Applicazioni del laser in campo medico e biologico, metrologico e industriale.
Laser a fibre drogate; amplificatori ottici. Il giroscopio a laser. Il Lidar.
La sicurezza laser.
Led e laser a semiconduttori
Semiconduttori a gap diretto e a gap indiretto. Ricombinazione radiante. Arseniuro di Gallio e
composti III-V. Diodi emettitori di luce. Laser a semiconduttori. Eterostrutture. Laser a doppia
eterogiunzione. Laser a pozzi quantici.
Fotorivelatori
Fotoconduttori. Fotodiodi a giunzione p-n. Fotodiodi p-i-n. Fotodiodi a valanga. Fototransistori.
Fotomoltiplicatori; piastre a microcanale. Dispositivi CCD.
Modulatori ottici
Modulazione diretta di diodi LED e Laser. Modulatori a semiconduttore di ampiezza e fase.
Modulatori elettroottici.
Visualizzatori
Cristalli liquidi.
Olografia.
Equazioni generali dell'olografia. Olografia di ampiezza e di fase. Olografia in luce diffusa.
Olografia in luce bianca. Olografia interferometrica. Elementi ottici olografici.
Ottica non lineare
Generazione di armoniche. Effetti fotorifrattivi. Coniugio ottico di fase.
Complementi
Concetti introduttivi di ottica elementare. Interferenza della luce; rifrazione; diffrazione; reticoli;
legge dei punti coniugati per lenti sottili. Dimostrazione in laboratorio.
Optoelectronica
Laser
Introduction to lasers. Coherence of light. Optical cavities. Q-switching and mode-locking.
Rate equations for three level lasers. Low-signal analysis. Laser classification and description.
Laser application in medicine, biology. Industrial applications.
Fiber laser amplifier: EDFA. The laser gyroscope. The LIDAR.
Laser safety.
LED and semiconductor lasers
Direct and indirect semiconductors. Radiant recombination, Gallium Arsenide and others III-V
compounds. Light emitting diodes. Semiconductor lasers. Double heterostructure lasers. Quantum
well lasers.
Light sensors
Photoconductors. P-n junction photodiodes. P-i-n and avalanche photodiodes. Phototransistors
Photomultipliers and microchannel plates. CCD devices.
Optical modulators
Direct modulation of Leds and semiconductors lasers. Amplitude and phase optical modulators.
Electro-optical modulators
Displays
Liquid crystals.
Holography
Holography general equations. Amplitude and phase- scattered light- white light holography.
Interferential holography. Holographic optical elements.
Short account of non-linear optics.
Optical phase conjugation. Photorefractive effects. Harmonics generation.
Complements
Introduction on elementary optics. Interference of the light. Refraction; diffraction; reticles;
conjugate planes law for thin lenses. Laboratory implementation of basic experiments.
PROGRAMMA DEL CORSO DI OPTOELETTRONICA 2
Docente P. Sirotti
Elaborazione ottica delle immagini.
Elaborazione ottica in luce coerente. Trasformazione di fase delle lenti sottili. La trasformata ottica
di Fourier. Errore di fase quadratico. Architetture per l'elaborazione ottica delle immagini.
Modulatori spaziali di luce. Filtraggio, riconoscimento e classificazione di immagini. Filtri, di
ampiezza, complessi, di sola fase (POF). Correlazione sul piano della trasformata. Correlazione a
trasformata di Fourier congiunta. Sistemi di elaborazione ibridi ottico-numerici. Immagini di fase e
metodi di visualizzazione: contrasto di fase, strioscopia, Schlieren, Shadowgraph. Generalizzazione
dell’elaborazione ottica con sorgenti puntiformi di luce bianca e con sorgenti estese. Elaborazione
ottica multi-canale. Metodi Schlieren generalizzati. Filtri cromatici. Immagini di fase a fase grande.
Images Optical processing
Coherent light optical processing. Thin lenses phase transformation. Optical Fourier transform.
Quadratic phase error. Optical system for images optical processing. Spatial light modulators.
Images filtering, recognition and classification. Optical filters, amplitude, complex, phase only
(POF). Fourier plane correlation. Joint Fourier transform correlation. Hybrid computing. Phase
images and visualization methods: phase contrast, strioscopy, Schlieren, Shadowgraph. Optical
processing generalization with point sources of white light and extended sources. Multi-channel
optical processing. Phase images whit “great phase”.
PROGRAMMA DEL CORSO DI ELETTRONICA I
Prof. Paolo Sirotti
Analisi nel dominio del tempo e della frequenza. Richiami alle trasformate di Fourier e di Laplace.
Bipoli e doppi bipoli. Matrici di impedenze, ammettenze ecc. Risposta in frequenza, filtri. Funzioni
di trasferimento. Zeri e poli. Diagrammi di Bode. I bipoli passivi come dispositivi reali. Resistori,
condensatori, induttori. Sensori di temperatura, luce, campo magnetico, pressione.
Materiali semiconduttori. Metalli, isolanti, semiconduttori. Modello di banda, livello di Fermi.
Elettrone e lacuna. Effetto Hall. La giunzione p-n. Polarizzazione diretta e inversa. Correnti nella
giunzione p-n. Effetti capacitivi della giunzione p-n. Il diodo. Diodi reali. Modelli di diodi e loro
uso. Diodi Zener, Tunnel, LED, Laser.
Concetto generalizzato di dispositivo attivo. Il transistore a effetto di campo a giunzione. I
transistori MOS. I transistori bipolari a giunzione.
Polarizzazione. Stabilità del punto di lavoro. Deriva termica.
Circuiti equivalenti per piccoli segnali. Connessioni del transistore. Gli amplificatori
elettronici.Amplificatori di tensione, corrente, transimpedenza e transconduttanza. Impedenze di
ingresso e di uscita. Stadi amplificatori e connessioni fra stadi. Connessioni Cascode, Darlington,
Differenziale. Poli zeri e banda passante. Effetto Miller. Amplificatori a larga banda e selettivi.
Amplificatori ad accoppiamento diretto. Gli amplificatori e la controreazione. L’amplificatore
operazionale. Gli amplificatori operazionali nei circuiti con reazione negativa. Esempi di circuiti
con amplificatori operazionali. Filtri attivi. L’operazionale reale: comportamento in frequenza,
Slew Rate, CMRR, offset e derive. Stabilità di un sistema con reazione. Margini di guadagno, di
fase e compensazione di un amplificatore operazionale. Gli oscillatori sinusoidali RC e LC.
Oscillatori a tre punti.
Oscillatori a forma d’onda non sinusoidale: multivibratori, astabili, monostabili e bistabili.
Amplificatori di potenza.
Testi
Circa quattro quinti del corso sono attualmente coperti da dispense poste in rete a disposizione degli
studenti.
Per la parte non coperta si suggerisce di consultare le dispense di Elettronica del Prof. Antonio
D’Amore e il corso teledidattico del prof. Pozzolo.
Si segnalano inoltre i testi:
Muhammad H.Rashid
Fondamenti di elettronica
e
Elettronica di Millman 4/ed di Jacob Millman, Arvin Grabel, Pierangelo Terreni
Ed.Apogeo
