BME VIK - Optoelektronika és szilárdtest fényforrások

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Poppe András,

4. A tantárgy előadója

Dr. Zólomy Imre	Egyetemi tanár	Elektronikus Eszközök Tsz.
Dr. Poppe András	Egyetemi docens	Elektronikus Eszközök Tsz.

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Elektronika, Mikroelektronika

6. Előtanulmányi rend

Ajánlott:
-

7. A tantárgy célkitűzése A tárgy célja olyan korszerű optoelektronikai eszközök széles skálájának ismertetetése melyeket a távközlés, a számítástechnika területein alkalmaznak. Az eszközműködés fizikai alapjai mellett a tárgy kitér az eszközkonstrukció és az alkalmazástechnika kérdéseire is. A hasonló fizikai működés alapjáról kiindulva a tárgy második fele a modern világítástechnika leggyorsabban fejlődő szegletét. a szilárd-test világítástechnikát mutatja be. Részletesen tárgyalja az inorganikus és organikus LED-ek témakörét, megismerteti a hallgatókat a fényforrások jellemzésének alapvető fogalmaival és a szilárd-test fényforrások alkalmazástechnikájának számos vonatkozásával.

8. A tantárgy részletes tematikája

Az optikai sugárzás, fogalommeghatározások. Érzékelés, látás. Radiometria, fotometria, színmérés. Spektrum, spektrális eloszlás.

A hullámegyenlet és legegyszerűbb megoldása, a síkhullám. Terjedési sebesség, hullámszám, törésmutató. Fénytörés, hullámvezető, numerikus apertúra. Többutas diszperzió többmódusú szálakban. Változó törésmutatójú optikai szál. Optikai módusok, határhullámhossz. Anyagi diszperzió, Sellmeier diszperziós formula. Idődiszperzió a tömb anyagban, anyag diszperziós együttható. Teljes diszperzió többmódusú és egymódusú szálakban. Kromatikus diszperzió. Csillapítási mechanizmusok, minimális csillapítású hullámhossz. Szóródási mechanizmusok. Stimulált szóródások. Optikai erősítők. Optikai kábelek. Összeillesztések és csatlakozók. Optikai csatolók és szűrők. Integrált optika. Planár hullámvezető, sugárnyaláb hasítók, iránycsatolók, kapcsolók, modulátorok. Bistabil állapotok, optikai számítástechnika.

Optikai szálas hírközlő rendszerek. Digitális optikai szálas távközlési rendszerek. Adatátviteli rendszerek.

Fényforrások és detektorok fajtái és tulajdonságai. Optoelektronikai félvezető eszközök alapanyagai, intermetallikus félvezetők összetétele és tulajdonságai. Direkt és indirekt sávú félvezetők. LED-ek fizikai működése. Heteroátmenetek felépítése, injekciós hatásfoka. Sugárzó rekombináció és spektruma. Belső kvantumhatásfok. Nagyfrekvenciás viselkedés. Kettős heterostruktúra és belső kvantumhatásfoka. Modulációs sávszélesség. Kvantumgödrök és szuperrácsok. Gyakorlati LED típusok

Félvezető lézerek. A lézersugárzás jellemzői. Optikai rezonátor, módusok. A lézerhatás elmélete félvezetőben. Stimulált és spontán emisszió. Az erősítési együttható változása, küszöbáram. Modulációs frekvenciatartomány. Bekapcsolási tranziens. Gyakorlati lézerstruktúrák. Fabry-Perot lézerek, kvantum-gödör lézerek, Bragg reflexiós lézerek.

Félvezető fotodetektorok. Fotodióda. PIN fotodióda. Heteroátmenetes fotodióda. Schottky-átmenetes fotodióda. PIN fotodióda frekvenciafüggése és tranziense. PIN fotodióda zaja. Lavina fotodióda.

A fényforrások általában. A fényforrások fajtái: izzólámpák, elektro-lumineszcens és gázkisülő lámpák, LED-ek, OLED-ek. A LED-ek fajtái: színes és fehér fényű LED-ek. LED-ek fotometriai, radiometriai és termikus jellemzése, méréstechnikája. Modern, nagyteljesítményű LED-ek és LED clusterek. Teljesítmény LED-ek alkalmazásai. Organikus fénykibocsájtó eszközök: OLED-ek. OLED-ek felépítése, karakterisztikái.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Előadások és tantermi gyakorlatok, laboratóriumi demonstrációkkal

10. Követelmények a. A szorgalmi időszakban: A félév folyamán a hallgatók egy zárthelyit írnak. Az aláírás feltétele a zárthelyi minimum elégséges szintű megírása.

b. A vizsgaidőszakban: a vizsga szóbeli

c. Elővizsga: van

11. Pótlási lehetőségek

Amennyiben a zárthelyi nem éri el az elégséges osztályzatot, a félév végén javító zárthelyi írására lesz lehetőség. A pótlási időszakban egy alkalommal pót-pót zárthelyi írható.

12. Konzultációs lehetőségek

Az előadókkal történő személyes időpont egyeztetéssel.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

John Gowar:”Optical Communication Systems” Prentice Hall, 1993. ISBN 0-13-638727-6

http://www.eet.bme.hu/index2.html („Elektronikus jegyzetek”)

Világítástechnikai Kislexikon, Világítástechnikai Társaság, 2001

E. Fred Schubert: Light-emitting diodes, Cambridge University Press, 2003.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	42
Félévközi készülés órákra	10
Felkészülés zárthelyire	20
Házi feladat elkészítése
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása
Vizsgafelkészülés	48
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Dr. Zólomy Imre	Egyetemi tanár	Elektronikus Eszközök Tsz.
Dr. Poppe András	Egyetemi docens	Elektronikus Eszközök Tsz.