1. Datos básicos I. COMPONENTES DE LA GUÍA

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1 I. COMPONENTES DE LA GUÍA 1. Datos básicos 1.1. Nombre de al asignatura Optoelectrónica 1.2. Universidad Politécnica de Madrid 1.3. Escuela E. Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial 1.4. Titulación Ingeniero Técnico en Electrónica Industrial 1.5. Departamento Electrónica, Automática e Informática Industrial 1.6. Área de Conocimiento Ingeniería de Sistemas 1.7. Plan de Estudios Tipo de asignatura Optativa 1.9. Temporalidad Semestral Curso en que se imparte Tercero Ciclo Primero Código Número de créditos (LRU) 7,5 Créditos Número de créditos europeos (ECTS) 7,5 Créditos Grupos Uno Lugar de impartición Aula B Horario de clase Teoría Lunes y miércoles de H

2 2. Profesorado 2.1. Nombre del profesor. Categoría académica Sara López Ferre. Profesora Titular de Escuela Universitaria 2.2. Lugar de atención al alumno Despacho Horario. Días de atención al alumno Martes 17,30-19,30H y Jueves 8,30-12,30H 2.4. Teléfono de contacto Dirección de correo electrónico sara.lopez@upm.es 3. Datos generales de la asignatura 3.1. Sentido y ubicación en el Plan de Estudios. Contexto en la titulación La Optoelectónica es una asignatura Optativa del Grupo A, perteneciente al bloque de Óptica Industrial, que se imparte en el sexto cuatrimestre Descriptores. Palabras clave. Introducción a la Optoelectrónica. Fibras ópticas. Detectores de luz. Fotoemisores. Dispositivos de visualización y moduclación Prerrequisitos. No se ha establecido ningún prerrequisito 3.4. Sugerencias y recomendaciones Es aconsejable haber cursado las siguientes asignaturas: Tecnología I y II, Electromagnetismo, Electrónica Analógica e Instrumentación Electrónica

3 4. Objetivos generales de la asignatura El objetivo fundamental de la asignatura de Optoelectrónica como disciplina es el análisis y caracterización de los componentes optoelectrónicos. Programa de la asignatura. Contenidos 4.1. Breve descripción Se explican los fenómenos físicos sobre los que se basan los dispositivos optoelectrónicos. Se describen las características más importantes y principios básicos de funcionamiento de diversos dispositivos capaces de detectar, emitir, modular y transmitir la luz. Se estudian las demandas impuestas a los dispositivos por los sistemas de comunicación sobre las fuentes de luz, detectores,, fibras ópticas, ect Bloques temáticos - Introducción a la optoelectrónica - Fibras ópticas - Detectores de luz - Fotoemisores - Dispositivos de visualización y modulación 4.3. Programa. Lecciones Tema 1 INTRODUCCIÓN Naturaleza de la luz Teoría electromagnética de la luz Teoría corpuscular de la luz Espectro electromagnético Reflexión y refracción de la luz Conducción eléctrica en materiales Banda de energía Generación y recombinación Tipos de uniones Materiales optoelectrónicos Unidades radiométricas y fotométricas Tema 2 FIBRAS ÓPTICAS Introducción La aparición de la fibra óptica Transmisión básica Ventajas y desventajas de los sistemas de comunicación por fibra óptica Aplicaciones de las fibras ópticas Principios físicos del conductor de fibra óptica

4 El espectro electromagnético Propagación de la luz Reflexión total Estructura de una fibra Composición de una fibra óptica Transmisión de la luz en una fibra Fibras ópticas Perfiles de los conductores de fibra óptica Perfil escalonado Perfil gradual Perfil múltiple Dispersión Distorsión modal Dispersión espectral Dispersión de guía - onda Atenuación en las fibras ópticas Mecanismos intrínsecos Mecanismos extrínsecos Características de la atenuación Conexión de fibras ópticas Pérdidas intrínsecas Pérdidas extrínsecas Cables Tema 3 DETECTORES DE LUZ Características de un fotodetector Responsividad Respuesta en frecuencia Detectividad Eficiencia cuántica Ruido en los forodetectores Absorción de la luz en un semiconductor Detectores cuánticos Dispositivos fotoemisores. Fotodiodos en vacío. Fotomultiplicadores. Detectores fotoconductores Detectores de unión p-n El Fotodetector P-I-N Fotodiodos Schottky. El fotodetector de avalancha El fototransistor Detectores formadores de imágenes Dispositivos CMOS El dispositivo acoplado por carga (CCD) Detectores térmicos Bolómetros

5 Tema 4 FOTOEMISORES Tipos de emisores Emisión por excitación térmica Fotoluminiscencia Cadoluminiscencia Electroluminiscencia El diodo de emisión de luz (LED) Evolución histórica Características generales Procesos de recombinación (radiativa y no radiativa) Sistemas de materiales para el LED Funcionamiento del LED Estructuras de un LED Aplicaciones de LEDs El diodo Láser Emisión espontánea y estimulada La estructura del Láser: la cavidad óptica Descripción del funcionamiento de un Láser Características del Láser Tipos de Láser Aplicaciones del Láser Tema 5 DISPOSITIVOS DE VISUALIZACIÓN Y MODULACIÓN Cristales líquidos Dispositivos de cuarzo líquido: principios de funcionamiento Visualizador de cuarzo líquido Métodos de modulación y detección Características de los moduladores Tipos de moduladores Moduladores electro-ópticos Moduladores interferométricos Moduladores magneto-ópticos 4.4. Distribución temporal UNIDAD HORAS PRESENNCIALES Introducción a la optoelectrónica 9 Fibras ópticas 16 Detectores de luz 12 Fotoemisores 14 Dispositivos de visualización y modulación 8

6 5. Programa de la asignatura. Prácticas 5.1. Breve descripción Análisis y caracterización de los componentes optoelectrónicos vistos en teoría Programa de prácticas Práctica 1: Medida de la potencia óptica Práctica 2: Atenuación de la fibra óptica Práctica 3: Caracterización de fotodetectores Práctica 4: Caracterización del Led y del Laser Práctica 5: Medida de la curva de potencia de una célula solar. Práctica 6: Evaluación Las prácticas se corresponden aproximadamente con los bloques temáticos de la teoría. Cada práctica se desarrolla en una única sesión de dos horas de duración. 6. Líneas metodológicas Metodología didáctica de teoría Las clases de teoría se han dividido en cinco temas que forman una unidad con unos objetivos afines. La división en temas facilita la exposición secuencial de los contenidos y la estructuración del temario de forma coherente. Los profesores explicarán y desarrollarán los conceptos y puntos de mayor importancia del Programa. El alumno deberá ampliar y completar algunos conceptos que le ayudarán en el desarrollo de los temas explicados en clase, así como temas de carácter informativo Metodología de actividades prácticas de aula En clase se desarrollarán problemas tipo que se adapten a los temas explicados. Los alumnos deberán realizar otros problemas que completen su formación práctica Metodología de actividades prácticas de laboratorio. Las prácticas propuestas constan de seis sesiones de trabajo en el laboratorio, dedicándose la última sesión a la evaluación de los alumnos. Dichas sesiones, de dos horas cada una, son realizadas cada dos semanas. Una vez comenzadas las prácticas y asignado grupo y puesto no se permitirá ningún cambio. Solamente bajo condiciones muy excepcionales, y previa aprobación por parte de los profesores responsables, se podrá proceder al cambio de grupo para la realización de alguna práctica respetando siempre la capacidad máxima del laboratorio.

7 7. Bibliografía Antes de comenzar una práctica el alumno deberá haber adquirido los conocimientos teóricos necesarios para el desarrollo de la misma y tener realizados todos y cada uno de los cálculos correspondientes a la práctica a realizar. El tiempo de prácticas se dedicará exclusivamente al montaje y comprobación práctica de los resultados teóricos obtenidos. Cada alumno deberá entregar, de forma individualizada, sus correspondientes prácticas en las fechas que se le indiquen. Finalizada la práctica los alumnos serán responsables de colocar los componentes en sus cajetines, los cables y sondas en sus sitios correspondientes y de comprobar que se quedan apagados todos los aparatos utilizados Bibliografía Básica - Optoelectronics: an introduction ", J.Wilson, J.Hawkes, Ed. Prentice- Hall, Opoelectronics and Photonics, S.O.Kasap, Ed. Prentice-Hall, Introducción a la optoelectrónica, J. C:. González de Sande., Publicaciones EUITT, Bibliografía complementaria - Fibe Optics and Optoelectronics R.P.Khare Oxford University Press Sistemas y Redes de Comunicaciones öpticas, J: A. Pereda, Ppearson Prentice may Keiser, Gerd (K) Optical Fiber Communications (Third Edition) 2000 McGraw-Hill - Gowar, John (G) Optical Communication Systems(Second Edition)1993 Prentice Hall - Agrawal, D.C. (A) Fibre Optic Communication(Second Edition)1993 Wheeler Pub. - Stern, Thomas E. &Krishna Bala (SB) Multiwavelength Optical Networks. A Layered Approach 2000 Addison-Wesley - "Optoelectronics: an introduction to materials and devices", J. Singh, Ed. Mc Graw-Hill, "Dispositivos semiconductores", J. Singh, Ed. Mc Graw-Hill, "Optoelectronics", E. Uiga, Ed. Prentice-Hall, Fundamentals of Photonics, B.E.A. Salech, M.C. Teich, J Wiley,Wiley Ed. Interscience Semiconductor Optoelectronic Devices, Pallab Bhattacharya, Ed. Prentice Hall Fundamentos de comunicaciones ópticas, J. Capmany, F. J. Fraile- Peláez, J Martí, Ed. Síntesis Dispositivos de comunicaciones ópticas, J. Capmany, F. J. Fraile- Peláez, J Martí, Ed. Síntesis 1999

8 - Fundamentos de electro-óptica para ingenieros, Ed. Glenn D. Boreman, SPIE Optical Engineering Press Vol TT37 Versión española J. Alda Fiber Optics and Optoekectronics, R.P, Khare, Oxford University Press, Bibliografía específica por temas Fibras ópticas - R.P, KHARE Fiber Optics and Optoekectronics,, Oxford University Press, 2004, 423 pp - MAHLKE, Günther, GÖSSING, Peter.: Conductores de Fibra Óptica, Erlangen, Boixareu Editores, 330 pp. - GONZALEZ DE SANDE, Juan Carlos: Introducción a la Optoelectrónica, Madrid, Departamento de Publicaciones de la E.U.I.T de Telecomunicaciones, 157 pp. - CHOMYCZ, Bob: Instalaciones de Fibra Óptica, Madrid, Ed. Mc Graw Hill, 225 pp. - WILLSON John, HAWKES John: Optoelectronics an introduction, Londres, Ed. Prentice-Hall Europe, 559 pp. - CAPMANY, José: Fundamentos de comunicaciones Ópticas, Madrid, Ed. Síntesis, 396 pp. - CAPMANY, José: Dispositivos de Comunicaciones Ópticas, Madrid, Ed. Síntesis, 367 pp. - RUBIO MARTINEZ, Baltasar: Introducción a la Ingeniería de la Fibra Óptica, Madrid, Ed. Ra-Ma, 414 pp. - BIGO, A., IDLER, W., SCAVENNEC, A. y DU MOUZA, L.: El camino hacia la transmisión de muy alta capacidad, Madrid, tercer trimestre de Revista de comunicaciones Alcatel, pp GAUTHERON, O.: Redes submarinas ópticas en el umbral de los Tbit/s por capacidad de fibra, Madrid, tercer trimestre de Revista de comunicaciones Alcatel, pp BONICEL, J. P., GAILLARD P., ORCEL G., OVERTON B.: Cables ópticos avanzados para comunicaciones de banda ancha, Madrid, tercer trimestre de Revista de comunicaciones Alcatel, pp Laser - Optoelectronic; John Wilson y John Hawkes, 559 pp, Prentice Hall, Fundamentals of Photonics; B.E.A. Salech, M.C. Teich, J. Wiley, 966 pp, Wiley interscience, Fundamentos de comunicaciones ópticas; José Capmany, F. Javier Fraile-Peláez, Javier Martí, 398 pp, Editorial Sintesis, 1998

9 - Introducción a la optoelectrónica; J. Carlos González de Sande, 98 pp, Dpto. publicaciones EU Ingeniería Técnica de Telecomunicaciones de Madrid, Fundamentos de electro-óptica para ingenieros; Glenn D. Boreman, 98 pp, Textos de ingeniería óptica Volumen TT37, The Society of Photooptical Instrumentation Engineers, Revistas - BIGO, A., IDLER, W., SCAVENNEC, A. y DU MOUZA, L.: El camino hacia la transmisión de muy alta capacidad, Madrid, tercer trimestre de Revista de comunicaciones Alcatel, pp GAUTHERON, O.: Redes submarinas ópticas en el umbral de los Tbit/s por capacidad de fibra, Madrid, tercer trimestre de Revista de comunicaciones Alcatel, pp BONICEL, J. P., GAILLARD P., ORCEL G., OVERTON B.: Cables ópticos avanzados para comunicaciones de banda ancha, Madrid, tercer trimestre de Revista de comunicaciones Alcatel, pp del IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) USA - IEEE Journal of Lightwave Technology ( IEEE JLT ). La más centrada en el tema de las Comunicaciones Ópticas. Abarca desde componentes (fibras,emisores, detectores, circuitos integrados, etc) hasta sistemas y redes.mensual. - IEEE Photonic Technology Letters. Equivalente, en parte, a la anterior pero de comunicaciones cortas (máximo, tres páginas). Mensual. - IEEE Communications Magazine. Revista de carácter general de Comunicaciones que, ocasionalmente, tiene artículos de Comunicaciones Ópticas (suelen ser de carácter general). Mensual. - IEEE Circuits and Systems. Revista de circuitos que, a veces, también publica cosas relacionadas con este tema. - IEEE Journal of Quantum Electronics ( IEEE JQE ). hasta que salió el IEEE JLT era la única que publicaba artículos de Comunicaciones Ópticas en el IEEE. Ahora se ha centrado más en análisis de carácter teórico de componentes fotónicos. De alto nivel. - IEEE Advances in Quantum Electronics. Muy reciente, es una mezcla del IEEE JLT y del IEEE JQE. Más centrada en componentes que en sistemas. Bastante teórica y de nivel alto, aunque más aplicada que el IEEE JQE. - Proceedings of the IEEE. De carácter general, a veces publica artículos de revisión de un tema, que suelen ser bastante sintetizadores de la situación en ese momento y, en ocasiones, ese tema está relacionado con las Comunicaciones Ópticas. - IEEE Spectrum. Como la anterior, pero de carácter más general. de la OSA (Optical Society of America) - Applied Optics. Abarca toda la Óptica y sus aplicaciones. Un 10 %, como máximo, puede tener relación con las Comunicaciones Ópticas. Se publica tres veces al mes y sus artículos son, en general, de aplicaciones.

10 - Journal of the Optical Society of America A y B ( JOSA-A y JOSA- B ). Equivalentes a la anterior pero de carácter teórico. Apenas tienen aplicaciones y se centra en modelos y medidas de componentes y sistemas ópticos de todo tipo. Antes era una única revista pero hace algunos años se duplicó en dos. - Optics Letters. Equivalente al IEEE Photonic Technology Letters, pero con extensión a todos los temas de la Óptica. Muy teórica. Artículos cortos (max. tres páginas) Otras revistas - Electronic Letters. Cubre un espectro muy amplio y, ocasionalmente, publica artículos relacionados con Comunicaciones Ópticas, principalmente con desarrollos muy avanzados. - Applied Physics. Teórica pero, a veces, publica artículos relacionados con estos temas. - Fiber and Integrated Optics. - International Journal of Optoelectronics. - Optics and Laser Technology 7.5. Páginas Web recomendadas www. cio.mx solidmat.html

11 www. Fabricaciondelafibreoptique5 8. Evaluación de la asigantura Exigencia de asistencia a clase y prácticas Las prácticas de laboratorio son requisito indispensable para aprobar la Optoelectrónica La asistencia a las prácticas es totalmente obligatoria. Solo en caso de faltas debidamente justificadas, y cuando no excedan de una, se podrá tener opción a una posterior recuperación de la misma; esta recuperación será a cargo del alumno y en los días y horas que se le fijen. Mas de una falta implica el no aprobar por curso el Laboratorio Seguimiento y evaluación de las Prácticas Antes de comenzar una práctica el alumno deberá haber adquirido los conocimientos teóricos necesarios para el desarrollo de la misma y el profesor comprobará que tiene realizados todos y cada uno de los cálculos correspondientes a la práctica a realizar. El tiempo de prácticas se dedicará exclusivamente al montaje y comprobación práctica de los resultados teóricos obtenidos. Posteriormente, cada alumno de forma individualizada deberá entregar sus correspondientes prácticas en las fechas que se le indique. En la última sesión el alumno deberá realizar una práctica de evaluación, que constará de una práctica que sintetice lo realizado en las sesiones anteriores. La nota final de prácticas se basará en lo evaluado durante el desarrollo de todas las prácticas y en el guión de prácticas del alumno Evaluación de los contenidos El examen comprenderá toda la materia explicada durante el curso. La metodología de avaluación contendrá preguntas tipo test, preguntas abiertas y problemas Evaluación final Para aprobar la asignatura es necesario haber obtenido en el Laboratorio una nota igual o superior a 5 puntos. La calificación obtenida en las prácticas de Laboratorio tendrá un peso de un 20% en la calificación final de la asignatura. Las calificaciones obtenidas en teoría aprobados se guardarán para posteriores convocatorias. Igualmente se guardarán las calificaciones de laboratorio pero con puntuación de 5 puntos. La calificación numérica en acta, caso de suspender teoría o prácticas, será la menor de ambas.