Optoélectronique 1 : Fondements, composants et applications

ECTS : 3

Modalités d’organisation et de suivi :
Coordinateur : Xavier Checoury

Equipe pédagogique : X. Checoury, V. Yam.

Objectifs pédagogiques visés et contenu :

L’objectif est d’acquérir des connaissances solides concernant les composants optoélectroniques de bases et leurs applications, et de découvrir certaines thématiques importantes actuellement en photonique.

Substrats et matériaux pour les composants optoélectroniques

  • Verres, semi-conducteurs, polymères
  • Notions élémentaires sur les semi-conducteurs
  • Introduction au photovoltaïque
  • Optique anisotrope

Cavités

  • Mode de cavités. Intervalle spectral libre
  • Fabry-Perot
  • Miroirs de Bragg
  • Résonateur en anneau

Laser

  • Transition radiative dans les atomes
  • Coefficients d’Einstein
  • Largeur de raie et forme spectrale des transitions
  • Cohérence : g1, g2
  • Oscillations laser : systèmes à 3 et 4 niveaux. Largeur de raie laser
  • Caractéristique et équations bilan : Q-switch et mode locking

Guides optiques

  • Guide plan
  • Fibre optique
  • Relation de dispersion
  • Vitesse de groupe et dispersion de vitesse de groupe

Optique non linéaire

  • Tenseur de susceptibilité non linéaire
  • Origine physique des non linéarités
  • Accord de phase
  • Non linéarités du second ordre (conversion de fréquence…)
  • Non linéarités du troisième ordre (Kerr, Raman, absorption à deux photons)
  • Propagation soliton et génération de peignes de fréquence pour la métrologie

Thématiques actuelles en photonique

  • Capteurs et bio-capteurs optiques : principe et différentes approches
  • Traitement tout optique du signal : filtres reconfigurables
  • Systèmes photoniques pour le traitement quantique de l’information

Prérequis : 

  • Avoir des notions de base sur la propagation des ondes électromagnétiques dans des milieux homogènes.
  • Avoir des notions de base sur l’optique géométrique réflexion, réfraction optique.
  • Avoir des notions de base sur l’optique ondulatoire : interférences, interféromètre.

Ces notions seront discutées et évaluées lors d’une séance interactive sous forme de classe inversée.

Bibliographie : 

– A. Yariv, optical electronics in modern communication

– L. A. Coldren, S. W. Corzine Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits, John Wiley and sons

– Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich, Fundamentals of Photonics, John Wily and sons

– Optoelectronics, Emmanuel Rosencher and Borge Vinter, Cambridge University Press

Période(s) et lieu(x) d’enseignement :

Période(s) : Septembre – Octobre – Novembre – Décembre.

Lieu(x) : PALAISEAU – ORSAY – GIF-SUR-YVETTE