Presentación del grupo 8227 - 2012-1.

OPTOELECTRÓNICA

Profesor: Mathieu Hautefeuille

Ayudante: Reinher Pimentel

La optoelectrónica es la conexión entre los sistemas ópticos y los sistemas electrónicos. La interacción de luz con la materia puede generar electrones (efecto fotoeléctrico) y con ello dar paso a procesos electrónicos, o de manera inversa se puede generar luz mediante procesos electrónicos. La interacción de la luz con un material origina un cambio en alguna de sus propiedades, por ejemplo, en índice de refracción (birrefringencia, efecto foto-refractivo), absorción, o número de electrones libres (semiconductores).

Los sistemas optoelectrónicos presentan diversas soluciones tecnológicas presentes y futuras. Sus aplicaciones van desde comunicaciones (sistemas inalámbricos y de fibra óptica), almacenamiento de información (dispositivos de almacenamiento, DVD), captura de imágenes (CCD), procesamiento de materiales (ablación, cambio estructural de un material), medicina (cirugía laser, sensores biológicos), monitoreo por sensores ópticos (en laboratorios de investigación y en la industria), así como en la conversión de energía fotoeléctrica que ha encontrado un interés renovado recientemente debido a las demandas mundiales de ahorro de energía y de nueva producción de energía (celdas solares).

El objetivo global del presente curso es proporcionar el conocimiento fundamental de una gran mayoría de dispositivos optoelectrónicos.

Después de completar este curso, se espera que el estudiante pueda:

1. Conocer varios procesos físicos de transición optoelectrónica, y ser capaz de emplear relaciones básicas entre propiedades materiales ópticas y dispositivos optoelectrónicos.

2. Definir los principios de funcionamiento de los dispositivos optoelectrónicos más importantes.

3. Aplicar el nuevo conocimiento de diferentes componentes optoelectrónicos para solucionar problemas prácticos, principalmente en física e ingeniería.

4. Entender las interconexiones entre el diseño de dispositivo, el modo de operación, las características de entrada y la eficiencia total de los dispositivos optoelectrónicos.

Temario:

1. Introducción a la física de semiconductores (6h)

- Estructura de bandas y concentración de portadores de carga

Materiales semiconductores y estructura cristalina

Estructura de bandas y estadística de portadores de carga

- Propiedades de transporte

Movilidad y conducción

Difusión

Generación / Recombinación

- Juntura PN

Estructura, principio, distribución de portadores, corriente total y capacidades

1. Interacción radiación / semiconductor (3h)

- El fotón

- Transiciones en un material semiconductor

- Interacción electrón/fotón
- Absorción, emisión espontanea y emisión estimulada

1. Emisores de radiación: (1) el diodo electroluminiscente o LED (8h)

- Rendimientos: cuántico interno, cuántico externo, óptico, global

- Respuesta de un LED y espectro de emisión

- Estructura del diodo electroluminiscente (emisión de superficie, emisión de borde)
- funcionamiento de un LED: régimen continuo, tiempo de respuesta, frecuencia de corte

1. Emisores de radiación: (2) el diodo láser (8h)

- Generalidades sobre el láser
- Estructura básica
- Principio de funcionamiento de un diodo láser
- Modulación
- Ejemplo de diodo láser en tecnología avanzada

1. Fotodetectores (6h)

- Introducción a la detección óptica
- Distribución de portadores en un semiconductor
- Rendimiento de un detector de semiconductor
- El fotoconductor
- Detector fotovoltaico
Fotodiodos: principio de funcionamiento, comportamiento temporal
Fotodiodos PIN
Fotodiodos de avalancha
Principio de celda solar

1. Hasta la micro y nano optoelectrónica (3h)

- Presentación de la micro/nano electrónica

- Recientes avances y retos de la micro/nano optoelectrónica

- Ejemplos de componentes

Prácticas

1. Caracterización de una fuente LED y un Diodo Láser (Diferencias).

2. Fotodetectores- Óptica Cuántica.

3. Dvd interferometro.

4. Dvd pinza optica.

5. Fibras Ópticas.

6. Nanomateriales.

7. Práctica libre.