Descriptif

Optoélectronique

L’Optoélectronique est une discipline émergente située au confluent des propriétés électromagnétiques, électroniques et optiques de la Matière. Elle a des répercussions importantes dans les domaines de l'énergie, des télécommunications, informatique, électronique professionnelle (Défense, Sécurité, environnement, médical, …).

Mettant en œuvre des concepts très sophistiqués (optique quantique, physique quantique du solide, physique ondulatoire …), elle présente toutefois un caractère applicatif immédiat. Clairement, cette mise en œuvre concrète – voire industrielle- de concepts très abstraits est un des éléments les plus marquants de cet enseignement.

Enfin, le cours met l'accent sur le caractère universel des concepts qui sont mis en oeuvre et que l'on retrouve dans tous les domaines de l'ingénierie et de la physique : accord de phase, vitesse de groupe, équations de modes couplés,...

Il est recommandé de suivre aussi PHY567 - Physique des Semiconducteurs.

Les trois premiers cours sont consacrés aux outils de l'électromagnétisme propres à l'optoélectronique :
- propagation en milieu dispersif (modèle de Lorenz pour l'indice optique, équation parabolique)
- guide d'onde et miroirs de Bragg. Une place importante est consacrée aux analogies conceptuelles entre guide d'onde et puits quantiques d'une part, miroirs de Bragg et bande interdite d'autre part.
- plasmonique

Les deux cours suivants ont trait à la physique des oscillateurs lasers : inversion de population, équations corpusculaires, seuil de transparence et d’oscillation, mécanismes de blocage de modes (actifs et passifs), à l’origine des lasers à impulsions ultracourtes et très fortes puissances-crête… Le cours décrit alors les oscillateurs paramétriques optiques d’un point de vue classique puis quantique et les développements les plus récents sont largement abordés (matériaux retournés périodiquement, …).

Le cours se termine par un approfondissement de la physique de la diode laser, mettant en avant l’intérêt du concept de photons (équation corpusculaire du laser). Puis, les photodétecteurs quantiques sont largement abordés, en insistant sur leurs retombées industrielles gigantesques (caméras CCD, téléphone portables, Internet…).

Cours dispensé en Français ou Anglais, dépendant de l’auditorat


Niveau requis : PHY430 - Physique quantique avancée et PHY432 - Ondes électromagnétiques

Crédits ECTS : 5