Download IE-0101 Optoelectrónica - Universidad de Costa Rica

Universidad de Costa Rica
Sección Fótonica
Escuela Ingeniería Eléctrica
Prof. Luis Diego Marín Naranjo
Depto. Electrónica y Telecomunicaciones
2 Ciclo 2005
IE-0101 Optoelectrónica
Generalidades:
• Curso electivo para estudiantes de Bachillerato en Ingeniería Eléctrica en el campo de las
telecomunicaciones y el procesamiento de información.
Requisitos: IE-307 Teoría de Campo 1 IE-305 Matemáticas Superiores IE-413 Eléctronica 2
Créditos: 3
Horas: 4 horas de teoría más una hora de práctica por semana.
Objetivo General.
• Con este curso los estudiantes obtienen conocimientos y técnicas para comprender dispositivos y
sistemas basados en elementos optoelectrónicos.
Objetivos específicos. Al finalizar el curso los estudiantes serán capaces de:
• Conocer los fundamentos de la radiación óptica y las parámetros de medición,
• Explicar los elementos de física de estado sólido para dispositivos optoelectrónicos,
• Establecer las técnicas de modulación óptica y sus aplicaciones prácticas,
• Analizar el fenómeno de emisión de luz y dispositivos de despliegue luminoso basados en LED,
• Definir los fundamentos del Láser y algunas aplicaciones,
• Analizar los principios y técnicas de fotodetección.
Metodología:
• Clases magistrales con prácticas demostrativas de laboratorio por tema. Los estudiantes analizarán
artículos de aplicaciones de los temas cubiertos y hojas técnicas de dispositivos.
Evaluación:
• 3 exámenes (25 % cada uno), tareas (15%), reportes (10%).
Material basado en: J. Singh, Dispositivos Semiconductores, McGraw Hill, 1997.
J. Wilson & J. Hawkes, Optoelectronics. an introduction, Prentice Hall, 1998.
P. Bhattacharya, Semiconductor optoelectronics devices, Prentice Hall, 1997.
M. Csele, Fundamentals of light sources and Lasers, Wiley, 2004.
Temario:
1. R E P AS O DE L A N A T U R A L E ZA D E L A L U Z
Naturaleza de la luz, propiedades de onda, componentes ópticos, fuentes de luz, radiación de cuerpo
negro, unidades de medición de la luz (radiometría y fotometría).
2. E L E ME N T O S DE F I S I C A D E E S T A D O S O L ID O
Conceptos de mecánica cuántica, bandas de energía en sólidos, conductividad, semiconductores,
concentración de portadores, función de trabajo, exceso de portadores en semiconducores, uniones,
pozo cuánticco.
3. MODULACION ÓPTICA
Repaso de polarización elíptica, birefringencia y actividad óptica, principios de Electro-óptica
(efecto Pockels y Kerr, moduladores y conmutadores electro-ópticos, rastreadores, acopladores
direccionales, modulador espacial de luz), dispositivos Magneto-ópticos (efecto Faraday), efecto
Acústico-óptico, moduladores de pozo cuántico, optica No lineal (oscilación paramétrica)
Universidad de Costa Rica
Sección Fótonica
Escuela Ingeniería Eléctrica
Prof. Luis Diego Marín Naranjo
Depto. Electrónica y Telecomunicaciones
1 Ciclo 2002
4. DISPOSITIVOS EMISORES DE LUZ
Luminiscencia (fotoluminiscencia, cátodoluminiscencia, electroluminiscencia), luminiscencia por
inyección y el Diodo Emisor de Luz (procesos de emisión radiativa, materiales de LED comerciales,
construcción de LED, tiempos de respuesta del LED), circuitos de manejo del LED, brillantez,
despliegue (plasma, brillantez, despliegues de cristal líquido, despliegues numéricos).
5. LASER
Interacción de fotones y átomos (interacción de luz de modo simple con un átomo, emisión
espontánea, emisión estimulada y absorción, relaciones de Einstein, ensanchamiento de línea),
amplificador Láser (ganancia del amplificador, inversión de población), realimentación óptica y
oscilador de cavidad óptica, punto de umbral para “lasing”, ancho de línea espectral, bombeo e
inversión de población en el umbral, características de salida Láser (potencia, distribución espectral,
distribución espacial y polarización, tipos de Láser), Láser semiconductor (densidad de corriente de
umbral, potencia de salida, Láser de heterounión, construcción y características, circuitos de
modulación de intensidad, LD pozo cuántico, VCSEL, Láser de longitud de onda corta, LED
superbrillante.
6. FOTODETECTORES
Parámetros de desempeño de detectores, detectores térmicos, dispositivos de fotones (dispositivos
fotoemisivos, efecto fotoeléctrico, PMT, detectores fotoconductivos), detectores de unión
semiconductora (detector de unión PN, detector PIN, materiales, tiempo de respuesta, ruido,
fotodiodos Schoktty, fotodiodo de avalancha, fototransitores, optoacopladores, detectores en
Infrarojo cercano y mediano, arreglo de detectores, celda solar), circuitos receptores ópticos
(detectores de propósito general, diseño de operación de circuitos y consideraciones prácticas).