Programa-optica

SEMINARIO DE ÓPTICA AVANZADA

Electromagnetismo, Mecánica Cuántica I.

En el Curso se presentan distintos aspectos de las propiedades físicas de la luz. Los temas desarrollados en el curso pretenden proporcionar herramientas conceptuales para facilitar la comprensión de los fenómenos ópticos y a la vez el abordaje en profundidad de cualquiera de los contenidos generales presentados.
Como tema inicial se discute la propagación de la luz en el marco de la teoría escalar de la difracción. Se introduce el concepto de frecuencia espacial que es una forma de apreciar un amplio rango de fenómenos ópticos. Por ejemplo, la propagación de la luz en el espacio libre se interpreta como un filtro pasa bajos. Se aborda la teoría de sistemas lineales en el análisis de sistemas ópticos coherentes sobre la base de las propiedades de transformación de Fourier de las lentes en el procesado óptico de la información. Así, configuraciones ópticas específicas permiten hacer esencialmente cualquier operación lineal sobre una función bidimensional (imagen). Se exploran aspectos de óptica no-lineal vinculados con procesos de segundo y tercer orden con énfasis en el mezclado de cuatro ondas y la conjugación de fase y el efecto electro-óptico lineal y cuadrático que conduce a los moduladores electro-ópticos. Se examina la Física de la amplificación de la luz y la emisión espontánea y estimulada con el objetivo de considerar osciladores de luz y su medio activo generando fuentes ópticas coherentes (láseres). Su disponibilidad facilita el proceso de la reconstrucción del frente de onda impuesto por un objeto cuando radiación coherente incide sobre él (holografía). Se discuten estos procesos y aspectos de la metrología óptica (no invasiva) y distintos tipos de memorias ópticas (dinámicas, asociativas, adaptativas, etc.). En otra perspectiva a analizar de la coherencia, la granularidad óptica conlleva a defecto topológico del campo electromagnético utilizado como herramienta para impartir momento angular a micropartículas en pinzas ópticas y también conduce a introducir la encriptación óptica como una señal óptica oculta en ruido aleatorio.  

1. Propagación de la Luz: Óptica geométrica. Componentes ópticos. Ondas electromagnéticas. Teoría escalar de la difracción. Aproximación de Fresnel y de Fraunhofer. Teoría vectorial y esparcimiento de ondas.

2. Coherencia optica: Campos escalares y señal espacio-temporal. Representacion analitica de señales temporales. Propiedades de coherencia de un campo de radiación. Interferómetro de Michelson. Coherencia temporal. Interferómetro de Young. Función de coherencia mutua. coherencia espacial. Luz parcialmente coherente.

3. Procesado Óptico de la información: Sistemas lineales invariantes espacialmente. Difracción: Transformada de Fourier de una escena. Diferentes configuraciones. Filtrado espacial. Filtros binarios y de van der Lugt. Procesado óptico coherente. Reconocimiento de imágenes por correlación óptica. Correlador de transformada conjunta.

4. Óptica guiada: Guia de onda dieléctrica plana. Modos. Fibra óptica. Fibra homogénea e inhomogénea (gradientes de índices). Atenuación y dispersión.

5. Óptica de fotones: Energía, cantidad de movimiento y estado de polarización del fotón. Estadística del flujo de fotones. Interacción de fotones con átomos. Emisión y absorción estimulada. Fotoluminiscencia.

6. Óptica no lineal: Polarización no lineal. Proceso de segundo orden. Generación de segundo armónico. Mezclado de tres ondas. Conservación de frecuencias. Amplificación paramétrica. Procesos de tercer orden. Generación de tercer armónico. Mezclado de cuatro ondas y conjugación de fase. Efecto electro-óptico lineal y cuadrático. Moduladores electro-ópticos. Índice de refracción no lineal. Medios no lineales isotrópicos y dispersivos. Autoenfoque. Solitones ópticos.

7. Láseres: Absorcion y emision de radiacion. Probabilidades de transición. Resonadores ópticos. Densidad de modos. Amplificación de radiación láser. Inversión de población. Esquemas de bombeo de tres y cuatro niveles. Haces gaussianos. Características de salida: distribución espectral y espacial. Tipos de láseres. Medio activo: de gas, de estado líquido y estado sólido. Dinámica temporal: láseres continuos y pulsado.

8. Metrología Óptica: Técnicas de moiré. Medidas de deformaciones. Holografía. Tipos de hologramas. Interferometría holográfica: en tiempo real, doble exposición y promedio temporal. Moteado óptico: Speckle. Tamaño de moteado. Técnica de speckle: fotografía e interferometría speckle. DSPI. Test ópticos.

9. Memorias holográficas: Principios básicos de almacenamiento holográfico de datos. Componentes. Multiplexado: angular, por desplazamiento, codificación de la fase, espectral. Holografía dinámica de cristales fotorrefractivos. Efecto fotorrefractivo.

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