Física (plan 2002) 2017-2

Optativas, Temas Selectos de Óptica III

NOTA IMPORTANTE: la reunión para determinar y firmar los horarios será en el

Taller de Óptica Láser del Sotano A del edificio Tlahuizcalpan

el jueves 2 de febrero a las 12:00

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Introducción a la Fotónica:

Teoría y Experimentos

La luz está en todos lados, y gracias a ella podemos interactuar con nuestro entorno, a través de nuestros ojos. Estudiarla nos ha permitido comprender diversos fenómenos en los que participa, desde la fotosíntesis o explicar por qué el cielo es azul. Además, explotar diversos fenómenos ópticos ha permitido diseñar y crear dispositivos que hacen nuestra vida cotidiana más sencilla, como el láser, las cámaras digitales o las fibras ópticas. La ciencia encargada de usar la luz para nuestro beneficio es la fotónica.

La Fotónica es un subcampo de la óptica que se ocupa de generar tecnología a partir de la manipulación, generación y detección de la luz. Los sistemas fotónicos presentan diversas soluciones tecnológicas presentes y futuras. Sus aplicaciones tienen gran impacto en varios campos que van desde las 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 láser, sensores biológicos, terapias ópticas), 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 (LEDs y celdas solares).

El objetivo primordial del presente curso es de exponer las bases y herramientas actuales de la óptica avanzada para entender las aplicaciones recientes de la fotónica en ciencias básicas, ingeniería y ciencias de la salud a nivel mundial, así como en nuestra Universidad. Por lo tanto, el plan de estudio que se detalla a continuación aspira a preparar los estudiantes a entender la física detrás de la fotónica para poder responder a la constante necesidad de profesionales y nuevos desarrollos innovadores basados en la ingeniería fotónica.

TEMARIO:

1. Introducción

1.1. Introducción a la fotónica

1.2. Campos de aplicación

2. Fuentes de luz

2.1. Clasificación y principios de operación

2.2. Diodos luminosos (LEDs)

2.2.1. Física básica de semiconductores

2.2.2. Generación de luz en semiconductores

2.2.3. Materiales orgánicos para LEDs: los OLEDs

2.3. Láseres

2.3.1. Interacción de materiales con radiación electromagnética

2.3.2. Resonadores ópticos

2.3.3. Sistemas láser

2.3.4. Diodo láser

2.3.5. Láser aleatorio

3. Detectores ópticos

3.1. Clasificación y principios de operación

3.2. Sensibilidad espectral

3.3. Fotodetectores

3.3.1. Fotodiodos

3.3.2. Fototransistores

3.3.3. Detectores CCD y CMOS

3.4. Efecto fotovoltaico (celda solar)

4. Guías de onda

4.1. Guías de onda planas

4.2. Fibras ópticas

4.3. La fibra óptica como pilar de la fotónica

4.4 Dispositivos de fibra óptica

4.5 Sensores de fibra óptica

5. Sensores ópticos y fotónicos

6. Nanofotónica

6.1. Introducción a las Nanociencias y Nanotecnología.

6.1.1. Fundamentos.

6.1.2. Propiedades de los nanomateriales.

6.2. Propiedades ópticas de nanopartículas y sistemas nanoestructurados.

6.3. Introducción a la plasmónica.

7. Introducción a la biofotónica con estudios de casos

7.1. Campo de estudio de la biofotónica

7.2. Interacción luz-sistemas biológicos

7.3 Microscopía

7.4 Fototerapias

7.5. Biosensores fotónicos

7.6. Introducción a la optogenética.

7.7 Estudios de casos recientes (artículos)

Calificación:

• 10% Tareas

• 20 % Prácticas

• 30 % Exámenes

• 40% Proyecto Final

Tareas: Como apoyo para las clases teóricas se dejarán cuestionarios o actividades complemetarias a cada tema.

Prácticas: Las prácticas buscan complementar y reforzar los conocimientos adquiridos durante la clase teórica. Por tal motivo, se realizarán 4 prácticas durante el semestre. Las prácticas serán en equipos y los profesores brindarán la ayuda necesaria.

Las prácticas a desarrollar son:

• LEDs

• Fotodetectores

• Guías de Onda

• Espectros Ópticos

Exámenes: Los exámenes evaluarán los conocimientos básicos adquiridos durante la clase. Se realizarán 2 exámenes durante el semestre.

Proyecto final: Después de que el alumno adquiera los conocimientos fundamentales de fotónica procederá a desarrollar un proyecto final, que no es una práctica final de laboratorio. El alumno deberá proponer un proyecto relacionado con algún tema de fotónica y desarrollarlo durante 8 semanas. Los proyectos serán realizados en grupos de dos estudiantes. Los profesores guiarán a los estudiantes durante este proceso, desde el planteamiento del problema, así como la discusión de dudas durante el proceso. Si los alumnos no tienen una propuesta, los profesores brindarán una lista de opciones, donde los estudiantes podrán escoger el más adecuado a sus intereses. Al finalizar el semestre los estudiantes presentarán los resultados de sus proyectos en un seminario.

IMPORTANTE: No hay reposiciones de ningún tipo.

Puntualidad

Se tendrá una tolerancia de 15 minutos después de la hora de inicio de clase. Una vez transcurrido este lapso de tiempo el estudiante ya no podrá ingresar al salón.