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Optoélectronique : cours et exercices corrigés

Résumé

L'optoélectronique est une discipline émergente située au confluent des propriétés électroniques et optiques de la matière. Elle a des applications importantes en télécommunications, informatique et électronique. Ce cours expose les fondements théoriques des composants optoélectroniques et présente la structure et le fonctionnement des principaux composants de l'industrie.


  • Autre(s) auteur(s)
  • Éditeur(s)
  • Date
    • 2002
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 608 p. ; 25 x 18 cm
  • Collections
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 2-10-006554-8
  • Indice
  • Quatrième de couverture
    • L'optoélectronique est une discipline émergente située au confluent des propriétés électroniques et optiques de la matière. Elle a des répercussions importantes en télécommunications, informatique, électronique professionnelle (militaire, médicale...) et grand public. Mettant en œuvre des concepts très sophistiqués (optique quantique, physique des hétérostructures à semi-conducteurs...), elle présente toutefois un caractère applicatif immédiat.

      L'ouvrage se propose donc, d'une part, d'exposer les fondements théoriques nécessaires à la compréhension des phénomènes mis en jeu dans les composants optoélectroniques et, d'autre part, de présenter la structure, le fonctionnement, ainsi que les modes de réalisation et d'utilisation des principaux composants de l'industrie.

      Destiné aux étudiants en physique et EEA de deuxième et troisième cycles universitaires, ainsi qu'aux élèves ingénieurs en deuxième et troisième années, l'ouvrage est la référence en optoélectronique. C'est à ce titre qu'il a obtenu le prix Arnulf-Françon décerné par la Société Française d'Optique.

      Actualisée et complétée, cette nouvelle édition propose notamment de nouveaux développements en optique non linéaire, domaine d'activité devenu majeur en optoélectronique.


  • Tables des matières
      • Optoélectronique

      • Cours et exercices corrigés

      • Emmanuel Rosencher/Borge Vinter

      • Dunod

      • Avant-proposxiii
      • Chapitre 1 • Mécanique quantique de l'électron1
      • 1.1 Introduction1
      • 1.2 Postulats de la mécanique quantique1
      • 1.3 Equation de Schrödinger indépendante du temps5
      • 1.4 Le puits quantique7
      • 1.5 Perturbations indépendantes du temps13
      • 1.6 Perturbations dépendantes du temps et probabilités de transition15
      • 1.7 La matrice densité20
      • Compléments du chapitre 125
      • 1.A Problèmes posés par les continuums : boîte fictive et densité d'états25
      • 1.B Perturbation sur un état dégénéré28
      • 1.C Effets Stark dans les puits quantiques32
      • 1.D L'oscillateur harmonique35
      • 1.E Probabilité de transition et oscillation de Rabi42
      • Chapitre 2 • Mécanique quantique du photon47
      • 2.1 Introduction47
      • 2.2 Les équations de Maxwell dans l'espace réciproque47
      • 2.3 Propriétés de la transformation de Fourier49
      • 2.4 Quantification des ondes électromagnétiques51
      • 2.5 Le photon54
      • 2.6 L'état cohérent57
      • 2.7 Le spectre du corps noir60
      • Compléments du chapitre 264
      • 2.A Champ rayonné par une charge oscillante. Jauge de Lorentz64
      • 2.B Eléments de thermographie71
      • Chapitre 3 • Mécanique quantique de l'interaction électron-photon77
      • 3.1 Introduction77
      • 3.2 Hamiltonien dipolaire d'interaction électron-photon77
      • 3.3 Susceptibilité linéaire optique par la matrice densité79
      • 3.4 Susceptibilité linéaire optique, absorption et gain optique82
      • 3.5 Equations de bilan84
      • 3.6 Emission spontanée et durée de vie radiative88
      • 3.7 Transitions polychromatiques : les équations d'Einstein93
      • 3.8 Les équations de bilan revisitées94
      • Compléments du chapitre 398
      • 3.A Elargissement homogène et inhomogène. Cohérence de la lumière98
      • 3.B Perturbations dépendantes du temps du second ordre104
      • 3.C Coefficients d'Einstein110
      • 3.D Equivalence des hamiltoniens A.p et D.E112
      • Chapitre 4 • Oscillations lasers117
      • 4.1 Introduction117
      • 4.2 Inversion de population et amplification optique117
      • 4.3 Systèmes à trois et quatre niveaux121
      • 4.4 Résonateurs optiques. Seuil d'oscillation laser124
      • 4.5 Caractéristiques du laser127
      • 4.6 Equations de bilan d'une cavité. Comportement dynamique des lasers133
      • Compléments du chapitre 4142
      • 4.A Effet de l'émission spontanée. Condensation photonique142
      • 4.B Saturation dans les amplificateurs lasers145
      • 4.C Equations électrodynamiques du laser.151
      • 4.D Largeur de raie de Schawlow-Townes. Force de Langevin157
      • 4.E Une étude de cas : le laser pompé par diodes163
      • Chapitre 5 • Structures de bandes des semiconducteurs169
      • 5.1 Introduction169
      • 5.2 Structures cristallines, ondes de Bloch et zone de Brillouin169
      • 5.3 Bandes d'énergie174
      • 5.4 Masses effectives et densité d'états176
      • 5.5 Interprétation dynamique des masses effectives et notion de trous179
      • 5.6 Statistiques de porteurs dans les semiconducteurs183
      • Compléments du chapitre 5194
      • 5.A Modèle de l'électron quasi libre194
      • 5.B Combinaisons linéaires d'orbitales atomiques. Liaisons fortes197
      • 5.C Théorie k.p de Kane200
      • 5.D Défauts profonds dans les semiconducteurs206
      • Chapitre 6 • Propriétés électroniques des semiconducteurs209
      • 6.1 Introduction209
      • 6.2 L'équation de Boltzmann209
      • 6.3 Mécanismes de diffusion (scattering)215
      • 6.4 Electrons chauds (hot electrons)219
      • 6.5 Recombinaison224
      • 6.6 Les équations de transport dans un semiconducteur227
      • Compléments du chapitre 6232
      • 6.A Effet Hall232
      • 6.B Phonons optiques et interaction de Fröhlich234
      • 6.C Avalanche243
      • 6.D Recombinaison Auger246
      • Chapitre 7 • Propriétés optiques des semiconducteurs253
      • 7.1 Eléments dipolaires dans les semiconducteurs à gap direct253
      • 7.2 Susceptibilité optique d'un semiconducteur257
      • 7.3 Absorption et émission spontanée261
      • 7.4 Coefficient de recombinaison bimoléculaire268
      • 7.5 Conditions d'amplification optique dans les semiconducteurs271
      • Compléments du chapitre 7276
      • 7.A Electromodulateur à effet Franz-Keldysh276
      • 7.B Indice optique des semiconducteurs282
      • 7.C Absorption par porteurs libres286
      • Chapitre 8 • Hétérostructures semiconductrices et puits quantiques295
      • 8.1 Le formalisme de la fonction enveloppe297
      • 8.2 Puits quantique302
      • 8.3 Densité d'états et statistique dans un puits quantique306
      • 8.4 Transitions optiques interbande dans un puits quantique309
      • 8.5 Transitions optiques intersousbande dans un puits quantique316
      • 8.6 Absorption optique et angle d'incidence319
      • Compléments du chapitre 8326
      • 8.A Fils et boîtes quantiques326
      • 8.B Les excitons328
      • 8.C Effet Stark confiné. L'électromodulateur SEED334
      • 8.D Sousbandes de valence337
      • Chapitre 9 • Guides d'onde341
      • 9.1 Introduction341
      • 9.2 Approche géométrique des guides d'onde342
      • 9.3 Approche ondulatoire des guides d'onde344
      • 9.4 Confinement optique352
      • 9.5 Couplage entre modes guidés. Théorie des modes couplés354
      • Compléments du chapitre 9358
      • 9.A Couplage optique entre guides. Commutateurs électro-optiques358
      • 9.B Guide de Bragg363
      • 9.C Conversion de fréquence dans les guides non linéaires368
      • 9.D Cavité Fabry-Pérot. Miroirs de Bragg374
      • Chapitre 10 • Quelques concepts des composants à semiconducteurs385
      • 10.1 Les phénomènes de surface386
      • 10.2 La jonction Schottky389
      • 10.3 La jonction p-n393
      • Compléments du chapitre 10403
      • 10.A Quelques variantes de diodes403
      • 10.B Courants de fuite dans les diodes407
      • Chapitre 11 • Photodétecteurs à semiconducteurs411
      • 11.1 Distribution de porteurs dans un semiconducteur photoexcité412
      • 11.2 Photoconducteurs417
      • 11.3 Détecteur photovoltaïque422
      • 11.4 Photodétecteur à émission interne431
      • 11.5 Photodétecteur à puits quantiques434
      • 11.6 Photodétecteur à avalanche441
      • Compléments du chapitre 11445
      • 11.A Bruit dans les détecteurs445
      • 11.B Détectivité limite. Performance limitée par le fond (BLIP)459
      • Chapitre 12 • Conversion de fréquences optiques465
      • 12.1 Description mécanique de la génération de seconde harmonique466
      • 12.2 Description électromagnétique de l'interaction optique non linéaire quadratique470
      • 12.3 Génération de seconde harmonique optique473
      • 12.4 Relations de Manley-Rowe475
      • 12.5 L'amplification paramétrique478
      • 12.6 Oscillateurs Paramétriques Optiques (OPO)479
      • 12.7 Somme de fréquences, différence de fréquences et oscillation paramétrique484
      • Compléments du chapitre 12489
      • 12.A Modèle quantique de susceptibilité non linéaire quadratique489
      • 12.B Scenarii d'accord de phase dans les semiconducteurs495
      • 12.C Déplétion de la pompe dans l'interaction paramétrique503
      • 12.D Caractéristiques spectrales et temporelles des oscillateurs paramétriques optiques507
      • 12.E Interactions paramétriques en cavité laser515
      • 12.F Puissances de sortie des oscillateurs paramétriques optiques en régime continu519
      • Chapitre 13 • Diodes électroluminescentes et diodes laser527
      • 13.1 Introduction527
      • 13.2 Injection électrique et densités de porteurs hors d'équilibre528
      • 13.3 Diodes électroluminescentes531
      • 13.4 Amplification optique dans des diodes à hétérojonctions537
      • 13.5 Diodes laser à double hétérojonction541
      • 13.6 Diodes laser à puits quantiques548
      • 13.7 Comportement temporel des diodes laser561
      • 13.8 Quelques caractéristiques du rayonnement des diodes laser564
      • Compléments du chapitre 13568
      • 13.A Laser à contre-réaction répartie568
      • 13.B Lasers à puits quantiques contraints572
      • 13.C Lasers à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL)576
      • 13.D Aspects thermiques des diodes laser. Diodes laser de puissance581
      • 13.E Emission spontanée dans les lasers à semiconducteurs586
      • 13.F Effet de saturation du gain. Facteur K591
      • 13.G Bruit et largeur de raie d'une diode laser598
      • 13.H Lasers unipolaires à cascade quantique604
      • 13.I Compétition de modes. Transmodulateur à saturation de gain croisé607
      • Annexe611
      • Index613

  • Origine de la notice:
    • Electre
  • Disponible - 621.41 ROS

    Niveau 3 - Techniques