Optoelettronica e Sensoristica

Informazioni da fornire per ogni singolo insegnamento

 

Denominazione dell’insegnamento:  Optoelettronica e Sensoristica                           

 

Corso di Laurea o di Laurea Magistrale :  Ingegneria Elettronica                  

 

SSD:  ING-INF/01                                                                    Numero C.F.U.:  9                

 

 

Titolari: Luigi Zeni                              

 

 

 

Obiettivi del corso

 

Fornire gli elementi base per la progettazione e l'analisi di circuiti optoelettronici in guida dielettrica planare e fibra ottica, con particolare enfasi alle applicazioni alla trasmissione delle informazioni, alla conversione diretta dell'energia  e alla implementazione di sensori di grandezze chimiche e fisiche

 

 

 

Programma del corso

Principi di ottica: Spettro elettromagnetico -  Equazioni di Maxwell - Ottica geometrica - Riflessione e rifrazione – Diffrazione – Ottica parassiale – Dualismo onda-particella - Equazione di Schrödinger - Formalismo ABCD - Matrici di Jones - Propagazione nei mezzi anisotropi – Polarizzatori – Reticoli di diffrazione - Reticoli di Bragg – Monocromatori – Interferometria - Interferometro di Michelson - Interferometro Fabry-Perot - Interferometro Mach-Zehnder - Fasci gaussiani – Risonatori ottici - Effetto elettro-ottico – Effetto acusto-ottico.

Fibre ottiche e ottica guidata: Propagazione in strutture dielettriche – Caratteristiche delle fibre ottiche – Perdite – Dispersione – Propagazione nelle guide planari – Classificazione delle guide planari - Accoppiamento fibra/guida – Perdite di inserzione - Fabbricazione delle fibre ottiche - Trasmissioni su fibra ottica - Time Division Multiplexing - Wavelength Division Multiplexing

Componenti optoelettronici: Polarizzatori - Accoppiatori direzionali e Circolatori - Isolatori - Filtri interferenziali - PHASAR e AWG

Laser: Interazione radiazione-materia - Assorbimento - Emissione Spontanea - Emissione stimolata - Inversione di popolazione e Rate equations - Principio di funzionamento dei laser - Classificazione dei laser - Laser a onda continua e pulsati - Esempi di laser a gas e a stato solido

Proprietà ottiche dei materiali semiconduttori: Assorbimento ed emissione di fotoni - Teorema di Bloch - Materiali a bandgap diretto e indiretto - Ricombinazione radiativa e non radiativa - Classificazione dei materiali

Sorgenti e rivelatori di luce a semiconduttori: Diodi emettitori di luce (LED) – Principio di funzionamento dei laser a semiconduttore (LD) – LD a feedback distribuito (DFB) - LD a reticolo di Bragg (DBR) - LD a Multi-Qantum-Well - Fotoresistori – Fotodiodi a giunzione – Fotodiodi a valanga.

Dispositivi fotovoltaici: Spettro solare - Funzionamento delle celle fotovoltaiche - Efficienza quantica - Caratteristica I-V - Celle in serie e parallelo

Modulatori e amplificatori ottici: Modulazione diretta della radiazione emessa dai LED – Modulazione diretta della radiazione emessa da laser a semiconduttore  – Modulatori a variazione di assorbimento - Modulatori a variazione di fase - Modulatori basati sull’effetto elettro-ottico – Modulatori basati sull’effetto acusto-ottico – Principio di funzionamento degli amplificatori in fibra ottica (EDFA) - Semiconductor Optical Amplifiers (SOA).

Sensori di misura optoelettronici: Caratteristiche generali - Sensori in fibra ottica e guida planare - Sensori di deformazione – Sensori di temperatura - Sensori di corrente – Sensori di campo elettrico e magnetico – Sensori di pressione – Sensori di posizione e vibrazioni - Biosensori optoelettronici

Curricula scientifici dei docenti

Sono resi disponibili a cura del docente: Luigi Zeni

 

Competenze attese in ingresso e/o Propedeuticità

 Fondamenti di Elettronica , Fisica, Campi Elettromagnetici

Risultati d’apprendimento attesi

Progettazione e analisi di circuiti optoelettronici per trasmissione dati e sensori in guida planare e fibra ottica 

Anno del corso di studio in cui è inserito

 2

Testi di riferimento

S. O. Kasap, Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices, Prentice Hill 2001

R. Noé, Essentials of Modern Optical Fiber Communication, Springer-Verlag 2010

A. Cutolo, Optoelettronica, ottica, fotonica e laser, McGraw Hill Italia (1997)

S. Solimeno, B. Crosignani, P. Di Porto, Guiding, confinement and diffraction of optical radiation, Academic Press, New York 1987

Optical Fiber Sensors: Application, analysis and future trends, J. Dakin and B. Culshaw Editors-Artech House 1997

 

Materiale didattico aggiuntivo

Sono resi disponibili a cura del docente: Luigi Zeni

 

Modalità di erogazione

Tradizionale.

Sede

Via Michelangelo - Via Roma 29 Aversa.

Organizzazione della didattica

 

Modalità di frequenza

Obbligatoria

Metodi di valutazione

 Prova orale

Dati statistici delle votazioni conseguite dagli studenti

Sono resi disponibili a cura del docente: Luigi Zeni

 

Calendario delle attività didattiche

Dal 14 settembre al 21 dicembre 2013, sito _____________________

Eventuali attività di supporto alla didattica

Esercitazioni di laboratorio

Orari di ricevimento studenti

Sono resi disponibili a cura del docente: Luigi Zeni

 

Calendario delle prove di esame

Disponibile sul sito esami.ceda.unina2.it e sul sito del docente: Luigi Zeni