Scheda volume

Componenti & circuiti ottici 

Tullio ROZZI, Andrea DI DONATO

2005, 508 pagine, formato 17x24 cm, € 36.00
ISBN 88-371-1547-4

L’applicazione di componenti e circuiti ottici, sia in forma discreta che integrata, siano essi laser, fibre o reticoli ottici, sta prendendo sempre più campo in Italia, come nel mondo, nei settori delle telecomunicazioni, della sensoristica e della medicina. Un corso in tale settore è oramai parte essenziale del curriculum formativo di un ingegnere dell’informazione, nonché utile in settori affini. La vastità dei temi e dei punti di vista possibili, in un ambito così interdisciplinare, è tale da escludere completezza nel quadro di un singolo corso o, anche, di due corsi. Il materiale contenuto in questo libro proviene originalmente dalle note di un corso di novanta ore per l’ultimo anno della laurea quinquennale tenuto, da quasi vent’anni, presso l’Università di Ancona. Ora esso costituisce una base di lavoro sia per il corso di laurea triennale, sia per quello della laurea specialistica. I cinque filoni in cui esso si sviluppa coprono i concetti elettromagnetici essenziali della teoria delle guide ottiche planari, delle fibre ottiche, dei modulatori, delle sorgenti laser a semiconduttore e della propagazione nei cristalli.
Indice. 1. Introduzione. Guide dielettriche. Dispositivi ottici. 2. Principi di elettromagnetismo. Equazioni di Maxwell. Equazione d'onda in un mezzo isotropo. Teorema di Poynting. Propagazione di onde piane. Polarizzazione. 3. Mezzi anisotropi. Introduzione. Materiali utilizzati in ottica. caratterizzazione di un mezzo anisotropo. Propagazione in un mezzo anisotropo. Propagazione dei cristalli uniassici. Propagazione dell'energia nei cristalli uniassici. Birifrangenza nei cristalli uniassici. 4. Guide dielettriche planari. Barra dielettrica simmetrica. Risonanza trasversa. Modi continui in una barra dielettrica simmetrica. Ortogonalità tra modi. Descrizione del campo elettromagnetico generato da una sorgente. Costante dielettrica efficace. Spettro completo di una barra dielettrica asimmetrica. Modi guidati di una barra dielettrica asimmetrica. 5. Guide dielettriche reali. Guida a costola. Guide dielettriche anisotrope. 6. Fibre ottiche. Tipologia di fibre ottiche. Fibre monomodali. Fibre multimodali. Analisi rigorosa. Fibra ad indice graduale. Meccanismi di perdita in fibra. La dispersione nelle fibre ottiche. Angolo di accettanza. Fibre birifrangenti. 7. Teoria dei modi accoppiati. Accoppiamento tra guide dielettriche. Teorema di Lorentz. Ortogonalità tra modi. Equazioni dei modi accoppiati. Accoppiatore direzionale. Reticoli ottici. Filtri a reiezione di banda. Accoppiamento tra un modo guidato ed un'onda piana. accoppiamento tra guide mediante reticoli. Accoppiamento tra onde piane mediante reticoli. 8. Effetto elettro-ottico. Effetto elettro-ottico nei mezzi anisotropi. Tensore di impermeabilità elettrica in presenza di un effetto elettro-ottico lineare. Ellissoide degli indici. Modi normali in presenza di un effetto elettro-ottico lineare. Calcolo analitico dei modi normali in un cristallo uniassico. 9. Modulatori ottici. Modulatori di fase. Modulatori di fase longitudinali. Modulatori di fase trasversali. Modulatori di ampiezza. Limiti di modulazione. Modulazione ad alta frequenza. Modulatori di fase ad onda viaggiante. Modulatori indipendenti della polarizzazione. Modulatore ad elettro-assorbimento. Modulatore bi-canale. Modulatore ad effetto bragg. Commutatore monocanale. 10. Laser a semiconduttore. Principi di meccanica quantistica. Fenomeno di emissione stimolata. Guadagno di soglia. Equazioni di rata. Selezione della frequenza di emissione. Selezione della polarizzazione di emissione. Diodi ad emissione luminosa (LED). Amplificatori ottici. Modello con diffusione di carica. Coefficiente di riflessione e diagramma di radiazione. Diagramma di radiazione. Il laser come risonatore. Variazione della frequenza di emissione. Confinamento ottico mediante indice di rifrazione complesso. Modulazione delle sorgenti laser. Risposta ad un gradino di corrente. Stabilità di una sorgente laser. Modello di un laser con guadagno non uniforme. Modello autoconsistente di un laser. laser con guida a costola. Fronti d'onda concavi e convessi. Coerenza di una sorgente laser.
Tullio Rozzi e Andrea Di Donato sono docenti presso l'Università Politecnica delle Marche.