Objetivos
Proporcionar formação em optoeletrónica e
fotónica,
abordando os conceitos fundamentais para compreensão dos
princípios
de funcionamento de dispositivos e de operação de
circuitos
e de sistemas optoelectrónicos e fotónicos, incluindo
noções
básicas de desenho de dispositivos, de circuitos e sistemas, e
ainda
a análise das principais aplicações da
optoelectrónica
e da fotónica.
Programa 1. Introdução à optoelectrónica e
à fotónica:
Blocos
fundamentais
dos circuitos e sistemas optoelectrónicos,
instrumentação
e equipamentos baseados em tecnologia optoelectrónica, e
tendências
das tecnologias emergentes como os circuitos fotónicos
integrados,
a fotónica em silício e a nanofotónica.
2. Revisões de eletromagnetismo e de ótica:
ótica
geométrica e ótica ondulatória, propriedades das
ondas
eletromagnéticas, velocidades de fase e de grupo,
relações
de dispersão, condições fonteira em interfaces
dielétricas,
polarização, coerência temporal e espacial,
absorção, emissão e amplificação da
radiação. 3. Guias de onda dielétricos e fibras óticas:
materiais dielétricos, guias de onda planar e guias de onda em
canal,
modos guiados, relações de dispersão; fibras
óticas
de índice em degrau e de índice gradual, fibras monomodo
e fibras multimodo, atenuação
e dispersão em fibras óticas, janelas de
comunicação
ótica e largura de banda. Redes de Bragg em fibra ótica,
filtros
e sensores em fibra; divisores de potência e acopladores em
fibra;
solitões em fibras óticas.
4. Díodos emissores de luz e díodos lasers:
propriedades
optoelectrónicas dos materiais; processos de
absorção
e de emissão de radiação em semicondutores,
semicondutores
de hiato direto e de hiato indireto; heteroestruturas e estruturas
semicondutoras
de baixa dimensionalidade, poços quânticos, fios
quânticos
e pontos quânticos, heterojunções p-n e p-i-n,
díodos emissores de luz (LEDs); princípio de
operação e características
dos díodos laser, díodos laser de emissão
longitudinal,
díodos laser Fabry-Perot, lasers DBR e lasers DFB; díodos
laser
de emissão vertical (VCSELs); Lasers de cascata quântica
(QCLs);
acoplamento de LEDs e de díodos laser a fibras óticas e a
guias
de onda; técnicas de encapsulamento de díodos laser;
modulação
direta de LEDs e de díodos laser, e resposta em
frequência.
5. Amplificadores óticos e aplicações:
princípio de operação de amplificadores
óticos
em fibra e em guias de onda semiconductores, fibras dopadas com
érbio
e neodímio, amplificadores em fibra EDFA e Raman, esquemas de
bombeamento,
espectro do ganho e emissão espontânea estimulada, tipos e
aplicações
dos amplificadores.
6. Fotodetetores e aplicações: materiais;
fotodetetores
condutivos e fotodetetores baseados em junções p-n e
p-i-n;
responsividade, limiar de fotodeteção, corrente escura;
fotodetetores
de avalanche; respostas em frequência; fotodetetores de poucos
fotões; estruturas fotodetetoras avançadas.
7. Moduladores, multiplexadores e filtros óticos:
dispositivos
interferométricos, divisores de potência, redes de
difração,
acopladores direcionais; electroabsorção em
semicondutores,
moduladores de eletroabsorção; efeitos
eletro-óticos,
moduladores de fase, interferómetros Mach-Zehnder, moduladores
de
intensidade; filtros óticos sintonizáveis;
multiplexadores
baseados em acopladores direcionais e em redes de
difração;
multiplexagem por divisão de comprimento de onda,
multiplexadores
e desmultiplexadores; multiplexadores óticos de
inserção/extração; isoladores e
circuladores óticos; conversores de comprimento de onda; linhas
de atraso, comutação ótica.
8. Sistemas fotónicos e optoelectrónicos:
equipamentos
de medida e de caracterização, circuitos fotónicos
integrados,
sistemas interferométricos, sistemas LIDAR, sistemas
espectroscópicos,
sistemas de processamento ótico e de transmissão de
informação; Sistemas de comunicação entre
satélites; fotónica em
silício, biofotónica, aplicações na biotecnologia e
medicina.
Laboratório
Realização de um conjunto de atividades
de natureza experimental e/ou simulação computacional: polarização,
espetros de emissão, irradiância,
difração, interferómetros, fibras óticas;
fotodetetores; LEDs e díodos laser; estudo de sistemas
de comunicação ótico; acompanhamento de atividades
de investigação e
participação
em seminários.
O método de avaliação
compreenderá a apreciação da participação do aluno nas
aulas (avaliação contínua), incluindo a
resolução de exercícios e de problemas, a
realização de atividades de natureza experimental e/ou
simulação computacional com apresentação de
relatórios sucintos, discussão/apresentação
em sala de aula, e a realização de testes e/ou exame
final global sobre os temas tratados na UC. A
participação nas aulas terá um peso de 10%, a
resolução de exercícios/problemas e realização
das atividades experimentais ou/ de
simulação 50%, o caderno de
laboratório 20%, e a
apresentação/discussão nas aulas terá um
peso de 20%.
Departamento de Física da Faculdade de Ciências da Universidade de
Lisboa, Campo Grande, P-1749-016 Lisboa - Edifício C8, Gabinete 8.4.14,
Ext. 28514.
pp
