Optoeletrónica

Código:

FIS4034

Sigla:

FIS4034

Nível:

400

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Engenharia Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M:A_ASTR	4	Plano de estudos a partir do ano letivo 2023/2024	1	-	6	42	162
			2
M:EF	18	Plano Oficial a partir de 2021_M:EF	1	-	6	42	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

-> Compreensão de níveis de interação entre o fotão e o eletrão

-> Compreensão dos princípios da interação e propagação da luz na matéria (absorção e espalhamento)

-> Compreensão das caraterísticas da propagação da radiação em guias de onda planar


-> Compreensão do que significa a propagação da luz na fibra ótica e do impacto estruural que teve na nossa civilização 

-> Compreensão dos princípios de funcionamento dos díodos emissores de luz e dos fotodetores

-> Compreensão do que é um metamaterial e o impacto que este domínio terá na optoeletrónica, na tecnologia em geral

-> Compreensão dos princíios associados à plasmónica e das suas aplicações

-> Reflexão sobre a naturezaa da luz e perspetiva sobre a optoeletrónica do futuro

Resultados de aprendizagem e competências

Capacidade científica e tecnológica para abordar situações, problemas, e aplicações envolvendo a interação da luz com a matéria no domínio ótico.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. Campos Óticos – Conceitos Fundamentais

• A Natureza da Luz


• Equações de Maxwell e Campos Óticos


• A equação de onda e campos harmónicos


• Energia e polarização da Luz


• O Fotão em perspetiva


• Localização do fotão e função de onda


• Fotões virtuais e vácuo quântico


• A natureza do fotão

1. Propriedades Óticas dos Materiais

• Susceptibilidade ótica linear e não-linear


• Relações de Kramers-Kronig

1. Propagação Ótica

• Características básicas da propagação modal


• Propagação modal por ondas planas


• Propagação modal por ondas gaussianas


• Propagação modal em interfaces


• Modos guiados


• Velocidade de fase, velocidade de grupo e dispersão

 

1. Fibra Ótica

• Princípios gerais da propagação em fibra ótica


• Tipos de fibras óticas e principais características


• Introdução ao conceito de fibras óticas microestruturadas


• Sistemas de comunicação por fibra ótica


• Sistemas de sensorização em fibra ótica

 

1. Acoplamento Ótico

• Teoria dos modos acoplados


• Acoplamento de dois modos


• A relevância na natureza do conceito de “phase matching”


• Dispositivos em ótica integrada e aplicações

 

1. Díodos Emissores de Luz (LED)

• Princípios fundamentais


• Estruturas semicondutoras para emissão LED


• Dispositivos

 

1. Fotodeteção

• Princípios gerais da fotodeteção


• Estruturas semicondutoras para a fotodeteção


• Ruído do processo de fotodeteção


• Principais configurações de fotodeteçãoe de amplificação ótica

 

1. Metamaterais no Domínio Ótico

• Conceitos fundamentais e metamateriais no domínio ótico


• O domínio clássico e o plano acessível via metamateriais


• Dispositivos e aplicações

 

1. Plasmónica

• Princípios gerais


• O acoplamento coerente fotão-eletrão


• A possibilidade de utilizar luz para sondar estruturas com dimensão nanométrica


• Dispositivos

 

1. A Optoeletrónica no Futuro

• O potencial dos metamateriais na construção de novas estruturas optoelectrónicas


• O potencial da interação coerente fotão-eletrão


• Enlaçamento quântico fotão-fotão e fotão-eletrão


• Perspetivas científicas e tecnológicas


• Reflexões sobre a natureza da luz

Bibliografia Obrigatória

B.E.A. Saleh, M.C. Teich; Fundamentals of Photonics, Wiley, 2019. ISBN: 9781119506874
Keiser Gerd; Optical fiber communications. ISBN: 0-07-033467-6

Bibliografia Complementar

Gowar John; Optical communication systems. ISBN: 0-13-638156-1
Bhattacharya Pallab; Semiconductor optoelectronic devices. ISBN: 0-13-489766-8

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A metodologia de ensino consiste na introdução dos diversos assuntos do conteúdo programático em aulas teórico-práticas.

Para além dos aspetos teóricos, nestas aulas são apresentados um conjunto de exemplos e exercícios tipo que ilustram os conceitos teóricos.

Pretende-se que os estudantes desenvolvam capacidades de análise qualitativa/quantitativa sólidas sobre o dispositivos ópticos, optoelectrónicos e estruturas de guiagem.

A avaliação consiste numa prova escrita final onde o conjunto de exercícios apresentados aborda de forma equilibrada os diversos assuntos analisados na unidade curricular.

Tipo de avaliação

Avaliação por exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	120,00
Frequência das aulas	42,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Presença em pelos menos 2/3 das aulas.

Fórmula de cálculo da classificação final

Classificação por exame

Melhoria de classificação

Realização de exame final escrito

Observações

O Juri da unidade curricular é constituído por

• Jose Luis Campos Oliveira Santos

• Manuel Joaquim Bastos Marques