Volumes horaires
- CM 20.0
- Projet 0
- TD 10.0
- Stage 0
- TP 0
Crédits ECTS
Crédits ECTS 3.0
Objectif(s)
Ce cours a pour objectif de présenter les phénomènes physiques régissant les interactions entre les électrons et les photons ainsi que les dispositifs intégrés qui les mettent en oeuvre pour réaliser des applications pratiques. Il utilise une approche semi-classique qui permet de séparer les interactions photon-électrons en trois catégories: l'émission spontanée, l'absorption et l'émission stimulée. A chaque phénomène correspond un type de dispositif dont les comportement est étudié en détail: émission spontanée est liée aux diodes électroluminescent, émission stimulée aux diodes laser, absorption aux photodiodes et photoconducteurs.
Contact Jean-Emmanuel BROQUINContenu(s)
Le cours est organisé de la façon suivante:
1) Introduction (définition de l'optoélectronique, présentation des différents types d'interaction)
2) Emission spontanée
2.1) Transitions directes et indirectes
2.2) Taux d'émission spontanée et densité d'états joints
2.3) Spectre d'émission
2.4) Coefficient de recombinaison bimoléculaire et rendement quantique.
3) Les diodes électroluminescentes
3.1) Principe de fonctionnement
3.2) Puissance émise en fonction du courant injecté
3.3) Réponse temporelle d'une diode électroluminescente-modulation
3.4) Exemples de dispositifs
4) Absorption et émission stimulée
4.1) Elément de matrice de transition
4.2) Coefficient d'absorption à l'équilibre thermodynamique
4.3) Gain optique par injection de porteur
5) les Photodetecteurs
5.1) contexte historique
5.2) distribution de porteur dans un semi-conducteur photoexcité
5.3) les photoconducteurs
5.3.1) principe de fonctionnement
5.3.2) responsivité
5.3.3) sensibilité (bruit de détection)
5.3.4) bande passante
5.4) les photodiodes
5.4.1) principe de fonctionnement
5.4.2) responsivité
5.4.3) sensibilité (bruit de détection)
5.4.4) bande passante
6) Les diodes laser
6.1) principe de fonctionnement
6.2) courant de seuil
6.3) puissance émise
6.4) spectre d'émission
6.5) modulation directe
Prérequis
Cours de physique des dispositifs électroniques, notions d'optique et d'électromagnétisme, physique du solide.
Contrôle des connaissances
En présentiel
SESSION NORMALE :
Types d'évaluation (examen écrit, oral, CC, TP, Rapport, ...) :
*Évaluation rattrapable :*
Type d'évaluation : Ecrit
Durée : 2h
Documents autorisés : oui
Matériels spécifiques autorisés : non
Calculatrice : oui
Possible en distanciel : non
Commentaire :
SESSION DE RATTRAPAGE :
Types d'évaluation (examen écrit, oral, CC, TP, Rapport, ...) :
Type d'évaluation : écrit
Durée : 2h
Documents autorisés : oui
Matériels spécifiques autorisés : non
Calculatrice : oui
Possible en distanciel : non
Commentaire :
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En distanciel
SESSION NORMALE :
Types d'évaluation (examen écrit, oral, CC, TP, Rapport, ...) :
*Évaluation rattrapable :*
Type d'évaluation :
Durée :
Documents autorisés :
Documents interdits :
Matériels spécifiques autorisés :
Calculatrice :
Commentaire :
*Évaluation non rattrapable :*
Type d'évaluation :
Durée :
Documents autorisés :
Documents interdits :
Matériels spécifiques autorisés :
Calculatrice :
Commentaire :
SESSION DE RATTRAPAGE :
Types d'évaluation (examen écrit, oral, CC, TP, Rapport, ...) :
Type d'évaluation :
Durée :
Documents autorisés :
Documents interdits :
Matériels spécifiques autorisés :
Calculatrice :
Commentaire :
Contrôle continue : CC
Examen écrit Session1 : DS1
Examen écrit Session 2 : DS2
N1 = Note finale session 1
N2 = Note finale session 2
En présentiel :
N1 = % max(TdE, CC) + % DS1
N2 = % max(TdE, CC) + % DS2
En distanciel :
N1 =
N2 =
Commentaire :
Informations complémentaires
Cursus ingénieur->Filière IPhy->Semestre 9
Cursus ingénieur->Double-Diplômes Ingénieur/Master->Semestre 9
Bibliographie
General:
Saleih and Teich : Fundamentals of Photonics (Wiley and sons)
Solid State Physics :
C. KITTEL : Introduction to solide state physics (6th edition Wiley and sons)
G. BUSCH, H. SCHADE : Lecture on solide state physics (Pergamon)
L. SOLYMAR, D. WALSH : Lestures on the electrical properties of materials (Oxford)
R.E. HUMMEL : Electronic properties of materials (Springer)
A. W. ASHCROFT, N. D. MERMIN : Solid state physics (Holt Saunders)
Semiconductor physics :
S. M. SZE : 1- Semiconductor devices : Physics and technology (Wiley)
2- Physics of semiconductor devices (Wiley)
3- High speed semiconductor devices (Wiley)
M. SHUR : Physics of smeconductor devices (Prentice Hall)
R.A. SMITH : Semiconductors (Cambridge)
K. SEEGER : Semiconductor physics (Springer)
C. WOLFE, N. HOLONYAK, G. TILLMAN : Physical properties of semiconductors (Prentice Hall)
Optoelectronics :
« Broadband »
A. YARIV : Optical electronics (4th ed Saunders)
B. A .SALEH, M.C. TEICH : Fundamental of Photonics (Wiley)
K.J. EBELING : Integrated optoelectronics (Springer-Verlag)
D. WOOD : Optoelectroni semiconductor devices (Prentice Hall)
« Focused »
H.C. CASEY, M.B. PANISH : Heterostructure lasers (vol A and B) (Academic Press)
B.R. MROZIEWICZ et al. : Physics of semiconductor lasers (North Holland)
H. KRESSEL, J. K. BUTLER : Semiconductor lasers and heterojuncitons LED (Academic Press).