Optoelektronikai eszközök

A hullámegyenlet és legegyszerűbb megoldása, a síkhullám. Terjedési sebesség, hullámszám, törésmutató. Fénytörés, hullámvezető, numerikus apertúra. Többutas diszperzió többmódusú szálakban. Változó törésmutatójú optikai szál. Optikai módusok, határhullámhossz. Anyagi diszperzió, Sellmeier diszperziós formula. Idődiszperzió a tömb anyagban, anyag diszperziós együttható. Teljes diszperzió többmódusú és egymódusú szálakban. Kromatikus diszperzió. Csillapítási mechanizmusok, minimális csillapítású hullámhossz. Szóródási mechanizmusok. Stimulált szóródások. Optikai erősítők. Optikai kábelek. Összeillesztések és csatlakozók. Optikai csatolók és szűrők.

Fényforrások és detektorok fajtái és tulajdonságai. Optoelektronikai félvezető eszközök alapanyagai, intermetallikus félvezetők összetétele és tulajdonságai. Direkt és indirekt sávú félvezetők. LED-ek fizikai működése. Heteroátmenetek felépítése, injekciós hatásfoka. Sugárzó rekombináció és spektruma. Belső kvantumhatásfok. Nagyfrekvenciás viselkedés. Kettős heterostruktúra és belső kvantumhatásfoka. Modulációs sávszélesség. Kvantumgödrök és szuperrácsok. Gyakorlati LED típusok

Félvezető lézerek. A lézersugárzás jellemzői. Optikai rezonátor, módusok. A lézerhatás elmélete félvezetőben. Stimulált és spontán emisszió. Az erősítési együttható változása, küszöbáram. Modulációs frekvenciatartomány. Bekapcsolási tranziens. Gyakorlati lézerstruktúrák. Fabry-Perot lézerek, kvantum-gödör lézerek, Bragg reflexiós lézerek.

Félvezető fotodetektorok. Fotodióda. PIN fotodióda. Heteroátmenetes fotodióda. Schottky-átmenetes fotodióda. PIN fotodióda frekvenciafüggése és tranziense. PIN fotodióda zaja. Lavina fotodióda.

A fényforrások általában. A szilárdtest fényforrások fajtái: elektro-lumineszcens lámpák, LED-ek.LED-ek fajtái: színes és fehér fényű LED-ek. LED-ek fotometriai, radiometriai és termikus jellemzése, méréstechnikája.

Modern, nagyteljesítményű (1-5W) LED-ek és LED clusterek. Teljesítmény LED-ek alkalmazásai.

Kijelző eszközök. Katódsugárcső. Lapos kijelzők. Folyadékkristályos kijelzők. Folyadékkristályos kijelzők változatai Aktív mátrix, fekete mátrix kijelzők. LED mátrixos kijelzők. Digitális mikrotükör (DMD) kijelzők. Katódluminescens kijelzők. Plazma kisüléses kijelzők. Elektroluminescens kijelzők.

Íntegrált optika. Planár hullámvezető, sugárnyaláb hasítók, iránycsatolók, kapcsolók, modulátorok. Bistabil állapotok, optikai számítástechnika.

Optikai szálas hírközlő rendszerek. Digitális optikai szálas távközlési rendszerek. Adatátviteli rendszerek

Félvezetős megújuló energiaforrás: napelem. A napenergia jellemzői, az energia transzport folyamata. A fény-villamos energiaátalakítás alapjai, a beépített potenciál szerepe. A fény és a félvezető kölcsönhatása, generáció,

rekombináció, abszorpciós tényező. A fény-villamos energiaátalakítás hatásfoka, az elérhető elméleti hatásfok becslése. A hatásfokot csökkentő tényezők áramköri leírása. A maximális teljesítményhez tartozó munkapont meghatározása. Az energia koncentrálása, hatása a cella jellemzőire. A napelemes napenergia-hasznosítás gyakorlati kérdései: napelemek előállítási technológiái, egykristályos és polikristályos napelem cellák, amorf szilícium napelemek, vékonyréteg (CIS) napelemek.

Az optikai sugárzás, fogalommeghatározások. Érzékelés, látás. Radiometria, fotometria, színmérés. Spektrum, spektrális eloszlás.