José Figueiredo
Departamento
de Física, Edifício C8,
Faculdade de Ciências
da Universidade de Lisboa,
Campo Grande, 1749-016
Lisboa
Email: jose.figueiredo@ciencias.ulisboa.pt
Página
Pessoal Horário
Gab 8.1.35
Ext. 28135 Telef. 217 500 815
Dispositivos
e Sistemas Optoeletrónicos
2019-2020,
1.º Semestre
Horário
Informações: Data do
primeiro teste:
Objectivos:
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 optoeletrónica e à
fotónica: blocos fundamentais dos circuitos e sistemas optoelectrónicos,
instrumentação e equipamentos baseados em tecnologia optoelectrónica.
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
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, atenuação
e dispersão em fibras óticas, fibras monomodo, 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.
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, 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-Pérot, lasers DBR e lasers DFB; díodos
laser de emissão vertical; acoplamento de LEDs e de díodos
laser a fibras óticas e a guias de onda; técnicas de encapsulamento;
modulação direta de LEDs e de díodos laser; 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,
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.
8. Sistemas fotónicos e optoelectrónicos: equipamentos
de medida e de caracterização, circuitos fotónicos
integrados, sistemas interferométricos, sistemas lidar, sistemas
espectroscópicos, sistemas de processamento ótico de e de
transmissão de informação.
Laboratório:
- Caracterização de fibras óticas e componentes;
- Caracterização de fotodetectores;
- Caracterização de LEDs e díodos laser;
- Implementação/caracterização de um sistema
de comunicação ótico;
- Acompanhamento das atividades de investigação.
Bibliografia recomendada
Photonics Essentials: An Introduction with Experiments, T. A. Pearsall,
McGrawHill, 2003.
Computational Photonics: An Introduction with MATLAB, Marek S. Wartak,
Cambridge University Press, 2013
Electronics and Optoelectronics properties of Semiconductor Structures,
J singh, Cambridge University Press, 2003
Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices, S.O. Kasap,
International Edition (2e) Pearson Education, 2013.
Physics of Photonic Devices, Shun Lien Chuang, John Wiley & Sons,
Inc., 2009
Fundamentals of photonics, Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich, Wiley
Series in Pure and Applied Optics, 2019.
Avaliação:
O método de avaliação empregue compreende a apreciação
da participação do aluno nas aulas, incluindo a resolução
de exercícios e de problemas, e nas demais atividades associadas
à UC (avaliação contínua), a realização
de atividades de natureza experimental, e a simulação computacional
ou o estudo de tópicos avançados com a elaboração
de relatórios e discussão/apresentação oral,
e a realização de dois testes e/ou exame final global sobre
os temas tratados na UC. Os testes/exame têm um peso de 50% na nota
final; a realização das atividades experimentais, de simulação
computacional ou o estudo de tópicos avançados com discussão/apresentação
oral tem um peso de 40%; a componente de avaliação contínua
(apreciação da participação do aluno nas aulas
e nas demais atividades associadas) tem um peso de 10%.
Textos informativos
e apontamentos:
Departamento
de Física da Faculdade de Ciências
da Universidade de Lisboa, Campo Grande, P-1749-016
Lisboa - Edifício C8, Gabinete 8.1.35, Ext. 28135.