Optoelektronika

Visokošolski učitelji: Krč Janez
Sodelavci: Lipovšek Benjamin

Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:

• vpis v 3. letnik 1. st. UN
• poznavanje osnov polprevodniških elementov

Vsebina:

Vsebina predmeta vsebuje naslednja poglavja:

• UVOD: izzivi in trendi v optoelektroniki
• SVETLOBA: kratka ponovitev modelov svetlobe, razširjanje, svetloba in snov, kompleksni lomni količnik, odboj, refrakcija, sipanje, barvni prostori
• OPTIČNI VIRI: nastanek svetlobe v snovi in pregled sodobnih optičnih virov
  • Svetleče diode (LED): direktni polprevodniki, spontana emisija, LED strukture, tehnologija, optične in električne karakteristike, primer krmilnih vezij, organske LED (OLED)
  • Laserji: princip laserskega delovanja, stimulirana emisija, zgradba plinskega laserja, optično ojačenje in izgube, spekter in oblika žarka, uporaba laserjev
  • Laserske diode (LD): strukture (PN, DH, DBR, DFB, VCSEL), delovanje, praktični primeri uporabe
• DETEKTORJI SVETLOBE: detekcija svetlobe v polprevodniku, polprevodniški fotodetektorji (pn, pin, hetero, PD s plazovito ionizacijo, fototranzistor), vezja s fotodetektorji
• osnove delovanja in strukture CCD, CMOS, večja a-Si:H detektorska polja
• ZASLONI: zgradba in delovanje LCD, LED. plazemskih in OLED zaslonov, principi delovanja 3D zaslonov
• OPTIČNA VLAKNA: princip prenosa svetlobe po vlaknu, razlika eno in mnogorodovna vlakna, slabljenje, disperzija, nelinearni efekti
• FOTOVOLTAIKA: trendi, sončni spekter, sevanje, obsevanje, delovanje in parametri sončne celice, tehnologije in tipi sončnih celic in fotonapetostnih modulov, fotonapetostni sistemi, načrtovanje sončne elektrarne, primeri izvedbe
• Iz omenjenih področij študenti izvedejo 6 laboratoriskih vaj, med njimi eno izbirno v raziskovalnem Laboratoriju za fotovoltaiko in optoelektroniko.

Cilji in kompetence:

• osvojiti principe delovanja,
• optoelektronskih elementov,
• poznavanje sodobnih struktur in tehnologij optoelektronskih elementov,
• praktična uporaba optoelektronskih,
• elementov (lab. vaje).

Predvideni študijski rezultati:

• temeljna znanja o optoelektroniki,
• razumevanje delovanja in uporabe sodobnih optoelektronskih gradnikov,
• sposobnost načrtovanja osnovnih vezij z optoelektronskimi gradniki,
• predznanja za nadaljnji študij ostalih optoelektronskih gradnikov in sistemov.

Metode poučevanja in učenja:

• predavanja (pretežno prosojnice),
• laboratorisjske vaje (praktično delo z optoelektronskimi elementi, pred izpitom reševanje izbranih računskih nalog).

Gradiva

1. J. Krč, Prosojnice predavanj/ Slides of lectures, dopolnjujejo se vsako leto/ update each year
2. B. E. A. Saleh, Fundamentals of photonics, Wiley, 2007.
3. J. P. Dakin, R. G. W. Brown, Handbook of optoelectronics, CRC Press 2006.
4. F. G. Smith, T. A. King, D. Wilkins, Optics and Photonics - An Introduction, Wiley, 2007.
5. A. Luque, S. Hegedus, Handbook of photovoltaic science and engineering, Wiley, 2011.