Materiais Dispositivos Opticos

Identificação
Unidade Curricular
Materiais e Dispositivos Ópticos
Curso
Mestrado Integrado em Engenharia Física
Grau
Mestre
Nível
400
Código
F415
Tipo
Obrigatória
ECTS
5
Departamento
Física
Objectivos
Compreender a interacção entre a matéria e a radiação electromagnética;
Descrever as características e fenómenos que originam determinadas propriedades ópticas dos materiais;
Entender o funcionamento de dispositivos ópticos baseados nessas propriedades.
Modelizar e ser capaz de resolver problemas relativos às propriedades ópticas dos materiais e dispositivos ópticos.
Compreender as aplicações tecnológicas de materiais e dispositivos ópticos.
Competências Principais
Competências de resolução de problemas.
Compreensão teórica.
Modelização e resolução de problemas.
Cultura em Física.
Conhecimentos avançados de tecnologia óptica e optoelectrónica.
Avaliação
Os alunos serão avaliados através de um exame final.
Programa Resumido
Modos normais da matéria. Interacção da luz com a matéria, modos dipolares e Raman. Electrodinâmica de meios diluídos e
electrodinâmica macroscópica. Actividade óptica. Óptica dos cristais, aplicação a dispositivos ópticos. Efeitos electroóptico, magneto-óptico e acusto-óptico, aplicação em dispositivos. Electrodinâmica das polarizações fracas, reflexão do
Bragg. Fenómenos ópticos não-lineares e suas aplicações.
MIEF – Materiais e Dispositivos Ópticos (F415)
1
Planeamento
Objectivos de Aprendizagem
Actividades
Horas
T
TP
P
EP
Total
1. Introdução e revisões de electrodinâmica clássica
Equações de Maxwell, equações de onda, potencial
vector e potencial escalar, modos próprios do campo
electromagnético;
Radiação de uma fonte dipolar, campo longínquo;
Vector de Poynting.
1
1
0
4
6
2. Modos normais da matéria
Graus de liberdade, coordenadas normais, modos
normais (locais e colectivos).
1
1
0
4
6
3. Interacção da luz com a matéria
Modos normais dipolares, modos Raman, interacção
entre o campo electromagnético e modos normais
activos dipolares e activos Raman;
Alargamento Doppler do índice de refracção, bandas
Stokes e anti-Stokes.
1,5
0
6
8,5
4. Electrodinâmica de meios diluídos
Absorção, espalhamento, dispersão do índice de
refracção, espectros ópticos.
1
1
0
4
6
5. Electrodinâmica macroscópica
Propagação de luz em meios densos, tensor
susceptibilidade eléctrica, campos locais, formula de
Sellmeier;
Efeito de difusão molecular em gases densos e
líquidos;
1,5
1
0
6
8,5
6. Actividade óptica
Efeito da magnetização na polarização, base física da
actividade óptica;
Equação de onda e respectivos vectores e valores
próprios;
Coeficiente rotatório.
1,5
1
0
6
8,5
7. Óptica dos cristais
Classes cristalinas e eixos principais, propagação
óptica em cristais, onda ordinária e ondas
extraordinárias;
Índice de refracção segundo diferentes orientações do
cristal;
Cristais uniaxiais e biaxiais;
Aplicação em dispositivos ópticos.
2,5
1,5
0
7
11,5
8. Efeito electro-óptico
Efeito de Pockels, Força piezoeléctrica, Notação de
Voigt, Efeito Kerr electrónico e nuclear. Força
electrostritiva;
Aplicação em dispositivos ópticos.
3
2,5
0
7
12,5
9. Efeito Magneto-óptico
Efeito Faraday e efeito Zeeman;
Aplicações em dispositivos ópticos.
3
3
0
8
14
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1
2
Objectivos de Aprendizagem
Actividades
Horas
10. Electrodinâmica das polarizações fracas
Aproximação de amplitude e fase lentamente
variável;
Radiação emitida por uma matriz de dipolos
coerentes e modulação da susceptibilidade;
Reflexão de Bragg.
3
3
0
8
14,5
11. Modulação acusto-óptica
Acoplamento electrostritivo, efeito elasto-óptico.
Aplicações em dispositivos acusto-ópticos.
5
4
0
18
27
12. Fenómenos ópticos não-lineares
Modelo do oscilador anarmónico e susceptibilidades
não lineares;
Geração de harmónicas, condições de phasematching ;
Processos não lineares de mistura de ondas;
Aplicações em sistemas ópticos.
3
1
0
8
12
21
0
Totais
28
86
135
Bibliografia
Materiais ópticos e dieléctricos, Augusto Rodrigues, Notas de Apoio da Disciplina;
Applied Classical Electrodynamics, F. A. Hopf, G.I. Stegman, Krieger Publishing Company (1992).
Photonic Devices, Jia-Ming Liu, Cabridge University Press;
Fundamentals of Photonics, Bahaa E. A. Saleh and Malvin Carl Teich , Wiley Series in Pure and Applied Optics.
Optics (4th Edition), Eugene Hecht, Addison-Wesley Publishing Company.
Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light (7th Edition),
Max Born and Emil Wolf.
Electrodynamics of Continua I, A. Cemal Eringen, Gerard A. Maugin, Springler-Verlag (1989).
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