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Optoelectronique*

1E2AE2 Optoelectronique* Électronique et Physique appliquée S8
Cours : 14 h TD : 6 h TP : 0 h Projet : 0 h Total : 20 h
Responsable : Sylvain Girard
Pré-requis
Notions de mécanique quantique, physique statistique et sur les composants à semi-conducteur. Optique géométrique et ondulatoire
Objectifs de l'enseignement
L’objectif du cours est de présenter les principes physiques de fonctionnement, les performances et la mise en œuvre pratique des principaux composants optoélectroniques émetteurs et photorécepteurs utilisés pour l’électronique grand public, l’éclairage, l’affichage, les télécommunications, les techniques d’imagerie, les capteurs optiques ou la détection de rayonnement. Exemples d’applications : éclairage DEL haute brillance, appareil photographique numérique et caméra vidéo, télécommunication optique.
Programme détaillé
Notion de photométrie énergétique et spectrale. Rappels sur la jonction PN utilisée comme composant optoélectronique émetteur ou photorécepteur. Semi-conducteur III-V.
Diode électroluminescente: principe de fonctionnement, principales propriétés optiques et électriques, mise en œuvre pratique. Diode à haute brillance pour l’éclairage.
Laser à semi-conducteur : émission stimulée, principales propriétés optiques et électriques des diodes laser. Différentes structures internes de diodes laser FP, DFB et DBR, VCSEL, diode multiélément de puissance…
Photomultiplicateur, Photodiode, Cellule photovoltaïque : rappel sur l’effet photoélectrique externe et interne, propriétés optiques et électriques des photo-détecteurs quantiques, notions sur le bruit de détection, mise en œuvre pratique.
Autres photo-détecteurs : photoconducteur, détecteur thermoélectrique et pyroélectrique
Capteurs imageurs : CCD et CMOS. matrice de Bayer, mise en œuvre dans un APN.
Exemples d’applications: éclairage à DEL, écran d’affichage
Applications (TD ou TP)
Les séances de TD seront basées sur des exemples de mise en œuvre pratique des composants à partir de données expérimentales fournies par les constructeurs : rendement en émission d’une DEL, système d'écalirage à DEL, afficheurs DEL multiéléments alphanumérique, temps de réponse et bruit des photorécepteurs quantiques, bilan photométrique en liaison libre ou guidée, système d'acquisition d'images numérique.
Compétences acquises
COMPETENCES SPECIFIQUES
Notion de photométrie énergétique et visuelle. Connaissances sur les caractéristiques et les performances des composants et des dispositifs optoélectroniques modernes. Sélection et mise en œuvre pratique de ces composants.

COMPETENCES GENERIQUES
Bloc de compétences : Acquisition de connaissances et méthodes scientifiques et techniques et maîtrise de leur mise en oeuvre
-> Niveau 2 : Capacité à mobiliser des connaissances scientifiques et des techniques expérimentales ou de simulation
-> Niveau 2 : Capacité à trouver, évaluer une information pertinente puis à l'exploiter, capacité s'auto-évaluer, enrichir ses connaissances et compétences
Bibliographie
Z. Toffano, “Optoelectronique: Composants photoniques et fibre optique” , Ellipse (2001) / Cours Supélec;
E. Rosencher, “Optoelectronique”, Masson (1998) / Cours ENST et Polytechnique;
B. Saleh, M. Teich, “Fundamentals of Photonics”, J. Wiley (1991);
R. Maciejko, “Optoélectronique”, Presses Internationales Polytechnique (2002);
P. Mayé, "Optoélectronique industrielle", Dunod (2001);
Revues professionnelles: OLE, Photonique, Laser Focus World…

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