Modulbeschreibung für die zentralen Module/ Description - BFH-TI
publicité
Description du module Photonique appliquée Généralités Désignation du module Photonique appliquée Catégorie du module Approfondissement technique et scientifique Périodes 2 périodes de cours et 1 période d’exercice par semaine Brève description /Explication des objectifs et du contenu du module en quelques phrases La photonique appliquée apporte des connaissances dans le domaine des appareils photoniques modernes et de leurs applications. Suite à une brève révision des connaissances en optique, l’étudiant sera initié à la physique de base en matière d’interaction lumière-matière. Ce sujet conduit à une description détaillée de l’optoélectronique dans le domaine des systèmes de détection de lumière et des sources lumineuses. Après une révision des composants standards, l’étudiant se familiarisera avec des dispositifs modernes, tels que les détecteurs de photon unique, les diodes électroluminescentes et les diodes laser à semi-conducteur utilisées en télécommunications. Le troisième cours aborde le thème de la transmission du signal dans des guides d’ondes optiques. Ainsi, l’étudiant suivra une introduction sur le principe de base des guides de lumière et l’émergence des modes de propagation dans les fibres optiques. Par ailleurs, l’étudiant aura une vue d’ensemble des différents types de fibres et de leurs applications. Un autre sujet fondamental concerne le thème de l’efficacité des couplages entre les différents composants d’un circuit optique. Le couplage de sources lumineuses à des fibres optiques, le couplage fibre à fibre, ainsi que les coupleurs directionnels seront traités à titre d’exemple. Le module sera complété par une sélection détaillée de systèmes photoniques afin de permettre une meilleure compréhension. Les dispositifs optiques composant ces systèmes seront décrits en détail, ainsi que leur fonctionnalité, et leur application spécifique. Par exemple, des biocapteurs optiques, un système de télécommunications et une application médicale seront abordés. Objectifs, contenu et méthodes Objectifs d'apprentissage et compétences visées • L’étudiant se familiarisera avec les principes fondamentaux de l’optique ondulatoire, les phénomènes d’interférence, les filtres et les grilles • Il connaîtra les principes fondamentaux de l’interaction lumière-matière • Il connaîtra également les types principaux de sources de lumière à semi-conducteur ainsi que les détecteurs utilisés à l’heure actuelle • Il connaîtra les principes des guides de lumière dans des guides d’ondes optiques • Il se familiarisera avec les différents types de fibres optiques et leurs applications • Il saura comment évaluer les mécanismes de couplage de sources de lumière dans les fibres ainsi que les pertes dues au couplage fibre-fibre • L’étudiant saura comment sélectionner et appliquer sources, détecteurs et fibres optiques pour la conception d’un système faisant appel à des dispositifs photoniques Contenu du module • Bases de l’optique physique, phénomènes d’interférence, filtres et réseaux de diffraction. • Interaction lumière-matière (absorption, émission, diffusion) • Détecteurs : photodiodes, photomultiplicateurs, capteurs d’image de types CCD et CMOS, circuits électroniques dédiés. • Sources : diodes électroluminescentes, diodes superluminescentes, diodes laser • Optique guidée : principes de propagation de la lumière dans des guides d’ondes, types et propriétés des guides d’ondes (par ex : fibres), couplage laser-guide d’onde, couplage entre guides d’ondes, coupleurs de guides d’ondes, etc. • Introduction aux systèmes photoniques permettant d’illustrer des applications types dans les domaines de la métrologie, des télécommunications et de la médecine. Plan du module avec pondération des contenus d’enseignement Semaine Chapitre 1 Bases de l’optique physique, phénomènes d’interférence, filtres et réseaux de diffraction, introduction à 2 l’interaction lumière-matière 3 4 Photodiodes, photomultiplicateurs, capteurs CCD et CMOS, circuits électroniques dédiés 5 6 7 Diodes électroluminescentes, diodes superluminescentes, diodes laser à semi-conducteur 8 9 Principes de la propagation de la lumière dans les guides d’ondes 10 Types et propriétés des guides d’ondes 11 Couplage des sources lumineuses aux guides d’ondes, couplage entre guides d’ondes, … 12 Systèmes photoniques : Trois des systèmes suivants feront l’objet d’une discussion : capteurs biomédicaux, systèmes de 13 télécommunications, optoélectronique organique, tomographie par cohérence optique, spectroscopie, … 14 Organisation du module (p. ex. division en cours) cours chapitres semaine 1 Révision des connaissances en optique & introduction à l’interaction lumière-matière 1- 2 2 Détecteurs 3- 5 3 Sources 6- 8 4 Fibres optiques 9 - 11 5 Systèmes photoniques (3 exemples) Méthodes d’enseignement et d’apprentissage • Cours magistraux • Exercices pratiques • Travail personnel et discussion de travaux Connaissances et compétences prérequises • Optique : bases de l’optique ondulatoire et géométrique • Physique : bases pour les ingénieurs • Electronique : électronique analogique de base Bibliographie “Fundamentals of Photonics“, B.E.A. Saleh, M. C. Teich, Wiley & Sons “Optoelectronics & Photonics”, S. O. Kasap, Prentice-Hall Inc. “Optical electronics in modern Communications“ A. Yariv, Oxford University Press Mode d’évaluation Conditions d’admission aux examens de fin de module (tests exigés) Examen écrit de fin de module Durée de l’examen 120 minutes Moyens autorisés Recueil personnel de formules 12 - 14
