Université du Québec en Outaouais Département d'informatique et d'ingénierie
Sigle : GEN1703  Gr. 01
Titre : Optoélectronique et photonique
Session : Hiver 2019  Horaire et local
Professeur : Eftimov, Tinko
1. Description du cours paraissant à l'annuaire :

Objectifs

Au terme de cette activité, l'étudiant(e) sera en mesure : de comprendre les bases de l’optoélectronique et de la photonique et leur application dans des systèmes modernes.

Contenu

Lumière, nature et interférences. Semi-conducteurs et processus optique, absorption, recombinaison, émission spontanée ou simulée. Systèmes de télécommunication optique. Fibres optiques : optique géométrique et ondulatoire de fibres optiques, propriétés, dispersion, matériaux et fabrication. Connectique émetteur-fibre et fibre-fibre. Diodes électroluminescentes : structure et performances. Lasers : types (gaz, solide, semi-conducteurs), opération (amplification, modulation), structures (caractéristiques modales, lasers à puits quantiques), applications en télécommunications, en sécurité, en médecine. Photo-détecteurs : sensitivité, temps de réponse, bruit, effet d’avalanche. Systèmes à fibre : liaisons optiques, sensibilité, récepteur numérique, circuits, mesures.

Descriptif – Annuaire

2. Objectifs spécifiques du cours :

À la fin de ce cours, l'étudiant(e) devrait :

  • être en mesure de décrire le fonctionnement et les caractéristiques des différents composants optoélectroniques : diodes lasers et électroluminescents, photo-détecteurs, capteurs CCD et CMOS.
  • connaître le fonctionnement et les caractéristiques des différents composants photoniques : guides d’ondes optique intégré et fibre optique, modulateurs, ainsi que propagation de faisceaux gaussiens.
  • être en mesure de décrire le fonctionnement des systèmes photoniques de communications et d’information.
  • connaître les applications des lasers et de la photonique en industrie et en médecine.
3. Stratégies pédagogiques :
  • Cours magistraux de 3 heures/semaine.
  • 2 projets.
  • Examen intra.
  • Examen final.
4. Heures de disponibilité ou modalités pour rendez-vous :

Sur rendez-vous.

5. Plan détaillé du cours sur 15 semaines :
Semaine Thèmes Dates
1   

Partie I. Nature, génération et propagation de la lumière

Chapitre 1. Notions classique et quantique de la lumière. Photons et électrons. Absorption et recombinaison. Émission spontanée et stimulée. Cohérence. Luminescence. Ondes dans l'espace libre : ondes planes et champs gaussiens.

 07 jan. 2019 
2   

Chapitre 2.

Réfraction et dispersion. Réflexion. Ondes guidées. Guides d'ondes rectangulaires. Composants optiques intégrés. Fibres optiques. Connectique.

 14 jan. 2019 
3   

Chapitre 3.

Sources de lumière cohérentes. Amplification optique. Lasers : opération, types, structures. Propriétés de la radiation laser.

 21 jan. 2019 
4   

Chapitre 4. Sources de lumière cohérentes et non-cohérentes. Semiconducteurs. Diodes électroluminescentes (DEL) et diodes lasers (DL) : structures, caractéristiques et performances.

Projet 1. Faisceaux gaussiens, connectique, cohérence, sources optiques.

 28 jan. 2019 
5   

Partie II. Modulation et détection de la lumière

Chapitre 5. Modulation de la lumière. Modulation directe des diodes électroluminescentes et diodes lasers. Modulateurs externes électro-optiques et acousto-optiques. Modulateurs en optique intégré.

 04 fév. 2019 
6   

Chapitre 6. Détection de la lumière. Photoeffet et types de photodétecteurs. Photodétecteurs sémiconducteurs en régime photoconducteur : PN, PIN, PDA. Caractéristiques et paramètres. Phototransisteurs et optrones.

 11 fév. 2019 
7   

Chapitre 7. Autres photodétecteurs. Photodétecteurs sémiconducteurs en régime photo voltaïque. Cellules photovoltaïques. Capteurs CCD et CMOS.

 18 fév. 2019 
8   

Partie III. Applications de l'optoélectronique et de la photonique

Chapitre 8. Communications optiques. Ligne de communication fibre optiques. Bilan de puissance et bilan de temps. Réseaux de communication optiques.

Projet 2. Applications de la photonique

 25 fév. 2019 
9   

Semaine d’études

 04 mars 2019 
10   

Examen de mi-session

 11 mars 2019 
11   

Chapitre 9. Capteurs optiques et fibres optiques. Capteurs d’intensité, interférometriques et spectraux.

 18 mars 2019 
12   

Chapitre 10. Lasers haute puissance. Applications technologiques des lasers de haute puissance.

 25 mars 2019 
13   

Chapitre 11. Applications biomédicales des lasers. Biophotonique.

 01 avr. 2019 
14   

Révision

 08 avr. 2019 
15   

Examen final

 15 avr. 2019 
6. Évaluation du cours :
  • Projets (2) : 30 %
  • Examen intra : 35 %
  • Examen final : 35 %

Il faut obtenir une moyenne minimale de 50 % aux travaux pratiques pour que les notes des travaux comptent.

7. Politiques départementales et institutionnelles :
8. Principales références :

1. Handbook of Optoelectronics, Volume I, ed. by John P Dakin, Robert G W Brown, 2006, Taylor & Francis Group, LLC.

2. Jia-Ming Liu, Photonic Devices, Cambridge University Press, 2005.

3. Steve Winder, Power Supplies for LED Driving, Elsevier Inc., 2008.

4. Chai Yeh, Applied Photonics, ACADEMIC PRESS, INC. 1994.

5. G. C. Righini, A. Tajani. A. Cutolo, An Introduction to Optoelectronic Sensors, Series in Optics and Photonics — Vol. 7, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. 2009.

9. Page Web du cours :
https://moodle.uqo.ca