RELATÓRIO DE FOTÓNICA Breve Apresentação da Unidade Curricular MEEC – DEEC Carlos R. Paiva Professor Associado com Agregação do IST IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Objectivos Gerais de Fotónica Formação Relevo: conceitos fundamentais Perspectiva crítica: tópicos abordados Simulação numérica Competências a adquirir no âmbito da Resolução numérica de problemas Simulação numérica de modelos físico-matemáticos Nova linguagem matemática Introdução à álgebra geométrica: formação específica em Óptica dos meios anisotrópicos Óptica relativista IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Tópicos Abordados Óptica geométrica Teoria elementar da dispersão Feixes ópticos Interacção entre fotões e átomos Lasers Lasers semicondutores Mecânica quântica Cristais fotónicos e guias ópticos planares Fibras ópticas: regimes linear e não-linear Meios anisotrópicos e aplicações Óptica relativista IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Simulação Numérica Lasers semicondutores Mecânica quântica Resolução numérica das equações das taxas (modulação directa da corrente de injecção) Mecânica quântica Modelo de Kronig-Penney (determinação das bandas de energia num cristal electrónico unidimensional) Diagramas de dispersão Guias ópticos planares (2D e 3D) Fibras ópticas (modos HE e EH; modos LP) Propagação de impulsos em fibras ópticas Regime linear (FFT) Regime não-linear e solitões (SSFM) IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Introdução à Álgebra Geométrica Álgebra geométrica do plano Álgebra geométrica do espaço Aplicação aos meios anisotrópicos Álgebra geométrica do espaço-tempo de Minkowski Aplicação à formulação geométrica do electromagnetismo Óptica relativista Efeito Doppler e aberração Meios em movimento (introdução aos meios bianisotrópicos) IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Organização Pedagógica Aulas teóricas - Exposição do professor 28 aulas teóricas (1h 30m) Aulas práticas - Resolução assistida de problemas 14 aulas práticas (1h 30m) IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Programa de Fotónica (1) Capítulo Título do capítulo Aulas teóricas 1 Introdução 2 Métodos variacionais 3 Teoria elementar da dispersão 4 Cristais fotónicos 5 Interacção entre fotões e átomos 6 Lasers semicondutores 7 Feixes ópticos 8 Introdução à mecânica quântica IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Programa de Fotónica (2) Capítulo Título do capítulo Aulas teóricas 9 Guias ópticos planares 1 10 Fibras ópticas 3 11 Solitões em fibras ópticas 12 Introdução à álgebra geométrica 2 13 Meios anisotrópicos 14 Efeito electro-óptico 15 Óptica relativista IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Programa de Fotónica: Organigrama (1) Conceitos fundamentais Óptica geométrica Capítulo 2 Feixes ópticos Capítulo 7 Óptica electromagnética Capítulo 3 Capítulo 13 Capítulo 15 Óptica quântica Capítulo 8 IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Programa de Fotónica: Organigrama (2) Propagação de ondas electromagnéticas Cristais fotónicos Capítulo 4 Guias ópticos planares Capítulo 9 Fibras ópticas Capítulo 10 Cavidades ópticas Capítulo 5 IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Programa de Fotónica: Organigrama (3) Lasers e optoelectrónica Interacção entre fotões e átomos Capítulo 5 Amplificação e oscilação laser Lasers semicondutores Capítulo 6 IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Programa de Fotónica: Organigrama (4) Tópicos complementares Óptica não- -linear Capítulo 11 Electro-óptica Capítulo 14 IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Programa de Fotónica: Organigrama (5) Álgebra geométrica Introdução Capítulo 12 Aplicações Meios anisotrópicos Capítulo 13 Óptica relativista Capítulo 15 IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Aulas Práticas (1) Aula Título da aula 1 Aula prática introdutória 2 Métodos variacionais 3 Teoria elementar da dispersão 4 Lasers 5 Vectores complexos e polarização 6 Feixes ópticos 7 Mecânica quântica IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Aulas Práticas (2) Aula Título da aula 8 Guias ópticos planares 9 Teoria modal das fibras ópticas 10 Fibras ópticas: propagação de impulsos (regime linear) 11 Regime não-linear em fibras ópticas e solitões 12 Álgebra geométrica 13 Meios anisotrópicos 14 Óptica relativista IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Avaliação de Conhecimentos Componentes Avaliação contínua: trabalhos (T) Exames (E) Nota provisória (P) P = 0.3 T + 0.7 E Nota final (N) P ≥ 17  oral obrigatória (O)  N = O P ≤ 16  N = P IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica

Trabalhos de avaliação Lente de Luneberg T2 Lasers semicondutores: modulação directa da corrente de injecção T3 Mecânica quântica: modelo de Kronig-Penney T4 Guias ópticos rectangulares: método do índice de refracção efectivo T5 Fibras ópticas: resolução numérica das equações modais T6 Fibras ópticas (regime linear): modelo analítico para o alargamento dos impulsos T7 Fibras ópticas (regime linear): simulação numérica da propagação de impulsos T8 Fibras ópticas (regime não-linear): simulação numérica da propagação de solitões IST, 17 de novembro de 2018 Relatório de Fotónica