[V] - Optoelettronica

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Ottica geometrica

Postulati. Rifrazione (legge di Snell, apertura numerica). Prismi (facce piane parallele, facce inclinate, deflessione minima, misura di "n"). Sistema ottico fuocheggiante. Ottica parassiale. Diottri (convergente e divergente). Specchi sferici (convergente e divergente).
Lenti sottili: legge della lente sottile, proprietà, legge dell'ingrandimento, risoluzione di oggetti picoli, potere risolutivo del telescopio, coppia di lenti sottili (diottria equivalente, BFL, FFL).
Sistema ottico: diaframmi, aperture stop, field stop, pupilla di ingresso e di uscita, intensità luminosa, F-number,m profondità di fuoco.
Dispositivi reali: occhio umano, diottrie, miopia, oculare, microscopio, telescopio.
Lenti spesse. Ottica matriciale (lenti spesse, sottili, doppietto). Aberrazioni (sferica, coma, astigmatismo, curvatura di campo, doppietto Petzval, distorsione, cromatica, doppietto acromatico). Vetri a indice variabile (equazione dei raggi, vetro GRIN, fibra GRIN, apertura numerica, lenti GRIN).

Fibre ottiche

Attenuazione: finestre di trasmissione, esempio di progettazione, riduzione dell'attenuazione (amplificatori in fibra ottica, propagazione solitonica.
Dispersione: riduzione della dispersione, dispersione modale (in fibre step e GRIN, modi della guida planare, modi della fibra ottica), dispersione cromatica (velocità di gruppo, dispersione, indice equivalente), dispersione di guida d'onda.
Seminario Brenci: struttura, classificazione e uso, realizzazione (tiraggio PCS e SiSi, doppio crogiolo, preforma), applicazioni, cavi di fibre, tecniche di connessione (connettori, giunti meccanici, giunti a fusione, taglio e fusione con allineamento, accoppiatori attivi e passivi), multiplazione WDM (demultiplatore a filtro interferenziale e a reticoli), misura dell'attenuazione (metodo del taglio e OTDR), misura della dispersione (allungamento dell'impulso e risposta in frequenza), misura dell'apertura numerica, parametri tipici (apertura numerica, attenuazione, dispersione modale e cromatica).

Laser

Monocromaticità e coerenza. Principio di funzionamento del mezzo attivo (guadagno e allargamento spettrale). Cavità risonante (modi, risposta in frequenza, Fabry-Perot). Realizzazione del laser. Tipi di laser (NdY, NdGlass, Rb, HeNe, CO2). Meccanica quantistica (energia di un elettrone libero, energia di un elettrone in semiconduttore, densità di modi). Etero strutture. Diodi led (efficienza, responsivity). Laser a semiconduttore (caratteristica e potenza).

Controlli colorimetrici

Nozioni fondamentali SPD. Somma e sottrazione di colori. Misura del colore (sorgenti e illuminanti, condizioni di illuminazione). Coordinate colorimetriche (principio di sovrapposizione, sistema RGB, sistema XYZ, misura delle differenze di colore CIElab). Statistica dei controlli colorimetrici.

Fotoacustica

Fotofono. Teoria dell'elasticità (onde longitudinali e trasversali, moduli elastici).
Ultrasuoni: vantaggi della generazione fotoacustica, frequenze utilizzate, risoluzione assiale, trasduttori piezoelettrici, impulso di eccitazione.
Generazione fotoacustica: generalità, cortine di fibre, regime ablativo e termoelastico, ricezione e diagramma di radiazione, uso di un vincolo, trasduttore fotoacustico, scalloping, trasduttori in fibra ottica.

Sensori a fibra ottica

Sensori phase-modulated: Mach-Zender, Sagnac, Fabry-Perot.
Sensori wavelenght-modulated.
Sensori intensity-modulated: di idrocarburi, dimetano, di pH, di intrusione, cardiovascolare, di respirazione, doppler per flusso sanguigno, per gastroenterologia, per oftalmolgia, di pressione, per oncologia, di temperatura, per eritema, di forza del morso.
Reticoli di Bragg: principio, scrittura (olografico, fotolitografico, internal writing), apparato di caratterizzazione, uso come sensori di sforzo e temperatura.

Diamante CVD

Caratteristiche del diamante e usi (densità, durezza, conducibilità terminca, proprietà da semiconduttore, proprietà ottiche, resistenza all'attacco chimico). Tipi di diamante e relative proprietà ottiche. Realizzazione con DC plasma CVD reactor. Caratteristiche del film di diamante.

Dispositivi optoelettronici

Premesse. Lente geodetica. Elaborazione ottica. Vantaggi dei segnali ottici. Olografia. Sistemi diffrattivi.
Olografia: ologramma di Gabor, ologramma di Leith e Upatnieks (immagine reale e virtuale), metodi e materiali di registrazione (codifica di intensità e fase, ologrammi sottili, ologrammi spessi, problemi sperimentali della coerenza della sorgente e stabilità meccanica), applicazioni (riconoscimento immagini, test non distruttivi, HUD).
Proprietà del laser: significato del tempo di coerenza, modi di oscillazione, coerenza spaziale e temporale, lunghezza di coerenza.
Ottica integrata: struttura guidante (generalità, prospettive, modi di propagazione), problemi dei circuiti ottici integrati (topologia, accoppiamento), tecniche di fabbricazione (generalità, materiali organici, evaporazione sottovuoto e sputtering, scambio ionico, realizzazione della schermatura), attenuazione del fascio (intrinseca di imperfezione superficiale, misura end-fire, misura con prismi, misura con telecamera), dispositivi optoelettronici integrati (multiplexer, demultiplexer, amplificazione ottica, sensori ottici integrati).
Elaborazione ottica del segnale: filtraggio ottico, riconoscimento immagini, segnali unidimensionali, trattamento.

Sensori ottici

Occhio e percezione visiva (coni, bastoncelli, colore). Unità di misura (flusso luminoso, efficienza, intensità luminosa, illuminamento). Dispositivi ottici (fotoresistenza, diodo e diodo pin, fotometro, fotodiodo a 4 quadranti, fototransistor). Sensori per infrarosso (visore ad effetto fotoelettrico, sensore piroelettrico di presenza). Intensificatori di immagine (fotomoltiplicatore, intensificatore di immagine). Tubi da ripresa televisiva (orthicon, vidicon, polumbicon, CCD).
Display: display a led (diodi led IR, diodi led VIS, display numerici), display LCD (cristalli liquidi, schermi LCD, schermi AMLCD), display CRT, display sottile al plasma.
Sistemi di realtà virtuale, mirino ottico, HUD, CDROM (specifiche disco, schema di principio e reale, WORM, magnetoottici).

Rivelatori

Classificazione e cenni.
Effetto fotoelettrico: interno ed esterno, efficienza quantica, lunghezze d'onda di cut-off superiore e inferiore, materiale NEA.
Fotomoltiplicatore: strutture, prestazioni (rise time, linearità, uniformità, efficienza), circuito di alimentazione.
Sistemi di magnificazione: channeltron, multi channel plate, tubi di intensificazione, generazioni.

CCD