Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione, delle Infrastrutture e dell'Energia Sostenibile - Università Mediterranea di Reggio Calabria - Didattica

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Optoelettronica

Corso

Ingegneria Informatica e dei sistemi per le Telecomunicazioni

Curriculum

Curriculum unico

Orientamento

Tecnologie per le comunicazioni ottiche e wireless

Anno Accademico

2022/2023

Crediti

Settore Scientifico Disciplinare

ING-INF/01

Anno

Primo anno

Unità temporale

Secondo semestre

Ore aula

Attività formativa

Attività formative affini ed integrative

Canale unico

Erogazione

1000299 Optoelettronica in Ingegneria informatica, elettronica e delle telecomunicazioni L-8 RAO SANDRO

Docente

Sandro RAO

Obiettivi

Il corso si propone di fornire gli elementi essenziali alla comprensione dei fenomeni fisici e delle tecnologie che sono alla base dei moderni sistemi di comunicazione su fibra ottica. Verranno inoltre fornite le nozioni fondamentali per la progettazione dei principali dispositivi e componenti optoelettronici moderni.
Tramite esperienze di laboratorio verranno illustrati i principi fisici alla base dell'interazione luce-semiconduttore utilizzati nella progettazione dei dispositivi fotonici impiegati nelle attuali reti di telecomunicazione.
L’utilizzo di software specifici per la progettazione di collegamenti ottici punto-punto ed il dimensionamento di reti ottiche complesse costituisce una parte integrante delle attività di laboratorio.

Conoscenza e comprensione: a seguito del superamento dell’esame lo studente conosce i principi fondamentali di funzionamento dei sistemi di comunicazione basiti sull’utilizzo delle fibre ottiche.

Capacità di applicare conoscenze: a seguito del superamento dell’esame lo studente è in grado di analizzare e progettare link ottici che soddisfano determinate specifiche (banda passante, perdite e dispersioni, costi ecc…).

Autonomia di giudizio: per il superamento dell'esame lo studente deve rispondere autonomamente a domande teoriche, analitiche e progettuali a risposta libera ed è quindi portato a sviluppare autonomia di giudizio sulla completezza e la correttezza delle risposte fornite.

Abilità comunicative: lo studente è in grado di illustrare le motivazioni teoriche e pratiche che sono alla base della progettazione di un link che fa uso delle fibre ottiche come canale della comunicazione.

Capacità di apprendimento: lo studente è in grado di apprendere in autonomia ulteriori metodologie per la progettazione di sistemi circuitali più complessi basati sulla fibra ottica come canale della comunicazione.

Modalità di accertamento e valutazione:
Gli esami di accertamento e di valutazione consistono:
- in una prova scritta, volta ad accertare la capacità di progettare un semplice link in fibra ottica secondo determinate specifiche (banda passante, perdite e dispersioni, costi ecc…), voto massimo 30/30;
- in una prova orale, volta ad accertare oltre alla comprensione dei metodi teorici per la progettazione di un link ottico punto-punto anche il principio di funzionamento dei principali blocchi che sono alla base di un sistema di comunicazione basato sulle fibre ottiche (trasmettitori, fibre ottiche e ricevitori), voto massimo 30/30.

Il voto finale è la media aritmetica dei voti conseguiti nelle due prove.

Ai fini del superamento dell’esame con votazione minima di 18/30 è necessario che le conoscenze/competenze della materia siano ad un livello sufficiente, sia per la parte scritta che per quella orale.
E’ attribuito un voto compreso fra 20/30 e 24/30 quando lo studente è in grado di svolgere correttamente la parte scritta ma possiede competenze sufficienti nella parte teorica.
E’ attribuito un voto compreso fra 25/30 e 30/30 quando lo studente è in grado di svolgere correttamente la parte scritta e dimostra buone competenze nella parte teorica.
Agli studenti che abbiano acquisito competenze eccellenti sia nella parte scritta che in quella teorica/pratica può essere attribuita la lode.

Programma

Reti Ottiche (2 CFU): generalità, il sistema di comunicazione basato su fibre ottiche. Portanti ottiche per la trasmissione delle informazioni, tecniche di codifica. Guide dielettriche e fibre ottiche.
Propagazione della luce nelle fibre ottiche. Tipologie di fibre ottiche. Meccanismi che determinano le perdite di propagazione.
Larghezza di banda del collegamento in fibra ottica. Dispersione cromatica e modale. Altre limitazioni di larghezza di banda. Tecnologia di fabbricazione delle fibre ottiche: cenni.

Sorgenti ottiche (1 CFU): generalità. Sorgenti ottiche. La ricombinazione radiativa nei semiconduttori, diodi ad emissione di luce (LED). Dispositivi a cavità risonante, LASER a semiconduttore.

Dispositivi optoelettronici integrati (2 CFU): materiali per l’optoelettronica (InP, GaAs, Si). Guide d’onda per interconnessioni nei PICs (Photonic Integrated Circuits). Giunzioni a Y, modulatori di ampiezza e fase, modulatori elettro-ottici. Dispositivi rivelatori di luce. Polarizzazione dei fotodiodi.

Laboratorio di optoelettronica (1 CFU): Progettazione di link ottici: dimensionamento del collegamento. Analisi del Power Budget, stima del Bit Error Rate. Eye Diagram. Stima delle perdite in un collegamento ottico. Progettazione e realizzazione di circuiti di amplificazione della fotocorrente di un fotodiodo.

Testi docente

L.D. Green, Fiber Optic Communications, CRC Press
S.M. Sze, Fisica dei dispositivi a semiconduttore, Hoepli
Kumar, Deen, Fiber Optic Communications, Wiley
Cutolo, Optoelettronica e fotonica, Aracne 2014
Pirovano, Compagnoni, Dispositivi optoelettronici integrati, Esculapio, 2007
Appunti delle lezioni

Erogazione tradizionale

Sì

Erogazione a distanza

Frequenza obbligatoria

Valutazione prova scritta

Sì

Valutazione prova orale

Sì

Valutazione test attitudinale

Valutazione progetto

Valutazione tirocinio

Valutazione in itinere