C U P R I N S

 

1 SEMNALE FOTONICE

1

1.1. Introducere

1

1.2. Reprezentarea ondulatorie

1

1.2.1. Soluţia ideală pentru propagarea fasciculului de fotoni în vid

2

1.2.2. Transformatele Fourier ale mărimilor de stare în reprezentarea ondulatorie

7

1.2.3. Starea de coerenţă a undelor

9

1.2.4. Coerenta temporală

11

1.2.5. Coerenţa spaţială

14

1.2.6. Starea de polarizare a undelor

16

1.3. Reprezentarea corpusculară

17

1.3.1. Statistica Bose-Einstein

17

1.3.2. Zgomotul cuantic al fasciculelor de fotoni

20

1.3.3. Corespondenţa între fluctuaţie (cuantic) şi coerenţă (ondulatoriu)

21

1.4. Relaţiile de incertitudine număr de fotoni - fază

24

1.5. Concluzii

24

1.6. Bibliografie

25

2 GENERATOARE FOTONICE

26

2.1. Generatoare necoerente

26

2.1.1. Generatoare bazate pe radiaţia corpurilor incandescente

26

2.1.2. Generatoare bazate pe descărcări în gaze

27

2.1.3. Generatoare luminiscente

28

2.2. Generatoare necoerente bazate pe recombinare radiantă în homojoncţiuni

semiconductoare (LED, IRED)

31

2.3. Generatoare coerente pe baza homojoncţiunilor semiconductoare (diode LASER)

42

2.4. Diode laser semiconductoare dublă heterojoncţiune (DH)

48

2.5. Diode laser cu bariere cuantice (SQW-lazer, MQW-laser)

54

2.6. Diode laser cu structuri distribuite (DFB, DBR)

57

2.7. Diode laser cu cavitate verticală (VCSEL)

62

2.8. Bibliografie

64

3. MODULATOARE FOTONICE

68

3.1. Generalităţi

68

3.2. Propagarea fasciculelor de fotoni în cristale dieiectrice anizotrope

69

3.3. Interacţia câmp eiectric-fascicul de fotoni (interactia electro-optică)

75

3.4. Modulatoare spaţiale electro-optice pe cristale solide

80

3.5. Modulatoare temporale electro-optice pe cristale solide

89

3.6. Modulatoare temporale eiectro-optice pe cristale lichide

92

3.6.1. Modulatoare electro-optice pe cristale lichide nematice

92

3.6.2. Modulatoare bazate pe efectul de birefringenţă

96

3.6.3. Modulatoare bazate pe efectul de "twistare"

98

3.6.4. Modulatoare "guerst-horst"

100

3.6.5. Răspunsul în domeniul temporale cu cristale lichide

101

3.6.6. Tipuri de adresare în domeniul timp al modulatoarele temporale cu cristale lichide

103

3.7. Interacţia câmp elastic-fascicul de fotoni (interacţia elasto-optică)

106

3.8. Modulator spaţial eiasio-optic la incidenţă normală

107

3.9. Modulator spatial elasto-optic la incidenţă Bragg

111

3.9.1. Unghiul de incidenţă Bragg

111

3.9.2. Intensitatea fasciculului defiectat de ordinul 1

112

3.9.3. Banda optimă de frecvenţe a modulatorului spatial elasto-optic

116

3.9.4. Numărul de fascicule rezolvabile

118

3.10. Modulator temporal elasto-optic

119

3.11. Interacţia elasto-optică în medii anizotrope

120

3.11.1. Legile de conservare ale energiei şi impulsului

120

3.11.2. Interacţia la unghiul Bragg într-un cristal trigonal

122

3.11.3. Interacţia coliniară într-un cristal trigonal

124

3.11.4. Interacţia fascicul de fotoni-undă elastică de suprafaţă

126

3.12. Interacţia câmp magnetic - fascicul de fotoni

127

3.13. Modulator temporal magneto - optic

130

3.14. Bibliografie

132

4. GHIDURI PENTRU FASCICULE FOTONICE

135

4.1. Generalităţi

135

4.2. Fibra optică cu variaţie dreptunghiulară a indicelui de refracţie

136

4.3. Fibra optică cu indice de refracţie gradat

144

4.4. Atenuarea propagării fasciculelor de fotoni pe fibra optică

147

4.4.1. Interacţia cu ionii reţelei

147

4.4.2. Interacţia cu electronii atomici

149

4.4.3. Atenuarea datorată impurităţilor

150

4.4.4. Atenuarea prin împrăştiere liniară

151

4.4.5. Atenuarea datorată curburii fibrei

152

4.4.6. Atenuarea datorată neliniarităţii materialului fibrei

153

4.4.7. Atenuarea fibrelor optice din bioxid de siliciu

154

4.4.8. Atenuarea fibrelor optice din polimeri

156

4.5. Tehnologii de fabricaţie a fibrelor optice din bioxid de siliciu

158

4.5.1. Tehnologia dublului creuzet

158

4.5.2. Tehnologia tragerii din preformă

160

4.6. Distorsiuni de propagare pe fibre optice

164

4.6.1. Distorsiuni în fibrele optice monomod

165

4.6.2. Distorsiuni în fibrele optice multimod

167

4.7. Cuplajul emiţător-fibră optică

168

4.8. Utilizări principale ale fibrelor optice

170

4.8.1. Fibre optice pentru comunicaţii

170

4.8.2. Fibre optice pentru senzori

172

4.9. Bibliografie

173

5. FILTRE FOTONICE

175

5.1. Introducere

175

5.2. Filtre trece jos

175

5.3. Moduri rezonante In cavităţile optice

176

5.4. Filtre trece bandă cu cavităţi Fabry-Perot

178

5.5. Filtre trece bandă cu modulatoare elasto-optice

183

5.6. Bibliografie

184

6. CONVERTOARE

186

6.1. Introducere

186

6.2. Dispozitive convertoare cuantice cu joncţiuni semiconductoare

187

6.3. Fotodiode semiconductoare

189

6.4. Structuri de fotodiode pe siliciu şi pe monocristale AIIIBV

194

6.5. Fotodiode cu avalanşe

196

6.6. Celule solare

198

6.7. Bibliografie

200

7. AMPLIFICAREA FASCICULELOR DE FOTONI

203

7.1. Amplificarea prin dublă conversie foton-electron-foton

203

7.1.1. Repetoare pentru fibrele optice

203

7.1.2. Intensificatoare de imagine

204

7.2. Amplificarea cuantică

206

7.3. Amplificarea impulsurilor fotonice foarte scurte

210

7.4. Amplificarea prin interacţia a două unde

212

7.4.1. Schimbarea optic indusă a indicelui de refracţie

212

7.4.1. Dispozitiv de amplificare prin interacţia a două unde

216

7.5. Bibliografie

219

8. OPTOELECTRONICA NELINIARA

221

8.1. Neliniaritatea interacţiei fascicul de fotoni-monocristale

221

8.2. Valorile coeficientului neliniar Kerr pentru diverse cristale

224

8.2.1. Cristale cu neliniaritate nerezonantă

225

8.2.2. Neliniaritatea absorbţiei rezonante pe fononi

226

8.2.3. Neliniaritatea tranziţiei optoelectronice bandă-bandă

227

8.2.4. Neliniaritatea generării excitonilor în semiconductoare

228

8.2.5. Neliniaritatea generării excitonilor în structurile MQW

228

8.2.6. Neliniaritatea tranziţiilor între subbenzile structurilor MQW

228

8.3. Fenomene fizice nelniare

229

8.4. Automodulaţia de fază

231

8.5. Influenţa neliniarităţii asupra propagării fasciculului de fotoni modulat în intensitate

233

8.6. Propagarea solitonilor pe fibra optică

235

8.7. Bibliografie

239

9. MULTIPLICAREA FRECVENTEI FASCICULELOR DE FOTONI

241

9.1. Introducere

241

9.2. Multiplicare directă pe baza neliniarităţii mediului de propagare

241

9.3. Termoviziunea (multiplicarea prin dublă conversie foton-electron-foton)

245

9.4. Bibliografie

250

10. INVERSIA TIMPULUI

252

10.1. Introducere

252

10.2. Dispozitive optoelectronice pentru inversia timpului

252

10.3. Dispozitive pentru inversia timpului; aplicaţii în domeniul procesării spaţiale

257

10.4. Dispozitive pentru inversia timpului; aplicaţii în domeniul procesării temporale

259

10.5. Bibliografie

260

11. DISPOZITIVE ŞI CIRCUITE OPTOELECTRONICE DIGITALE

262

11.1. Introducere

262

11.2. Circuite pasive hibride cu modulatoare electro-optice

263

11.3. Circuite active hibride bazate pe ansamblul laser-fotodiodă

264

11.4. Dispozitive pasive intrinseci bazate pe modulatoare cu cristale lichide

265

11.5. Dispozitive pasive intrinseci bazate pe cavităţi Fabry-Perot cu mediu neliniar

268

11.6. Dispozitive pasive intrinseci pe medii neliniare solide

272

11.7. Funcţiuni logice realizate cu caractere pictografice

273

11.8. Dispozitive logice SEED (Seif Eiectrooptic Effect Devices)

275

11.8.1. Fenomenologia efectelor SEED şi QCSE

275

11.8.2. Implementarea dispozitivelor logice SEED şi QCSE

279

11.9. Dispozitive logice active-intrinseci bazate pe cristale luminiscente

282

11.10. Dispozitive optoelectronice multinivel

283

11.11. Bibliografie

284