Cours optique 2017 2018 v1

Cours Optique et Photonique COM ère année Renaud GABET Bureau A gabet telecom-paristech fr Équipe pédagogique Didier Érasme Frédéric Grillot Yves Jaou? n Cédric Ware Département Communications et Électronique Télécom ParisTech C CSommaires GENERALITES Principes fondamentaux Principe de propagation rectiligne et notion de chemin optique Indice de réfraction indice d ? un milieu Chemin optique d ? un rayon lumineux le long d ? une courbe quelconque et temps de parcours Propagation rectiligne dans un milieu homogène in ?ni permanent et isotrope Principe d ? indépendance des faisceaux lumineux Principe du retour inverse Ré exion et réfraction Loi de Snell-Descartes Lois de Descartes-Snell Dispersion Angle limite ou angle critique et ré exion totale Expression d ? une vibration lumineuse monochromatique Généralités sur les équations de Maxwell Propagation d ? une onde plane monochromatique dans un milieu diélectrique isotrope Intuitivement Dé ?nition pulsation fréquence longueur d ? onde nombre d ? onde Approche formelle notation réelle Notation complexe d ? une onde plane Travail personnel Le plan d ? onde Vitesse de phase Classi ?cation des radiations Notion de polarisation de la lumière Énergie d ? une onde lumineuse Ondes sphériques Formules de Fresnel facteurs de ré exion et de transmission et déphasages associés Expression d ? une onde quasi-monochromatique Spectre d ? une onde monochromatique Conséquence d ? une troncature temporelle d ? une onde monochromatique sur son spectre Signal analytique et spectre d ? une source non monochromatique Vitesse de groupe dans un milieu dispersif annexe non traitée en cours Vitesse de groupe dans un milieu non dispersif LA FIBRE OPTIQUE Notion de guide d ? onde Approche géométrique du guidage Rappel de la notion de la ré exion totale Guidage de la lumière par ré exion totale interne RTI Pro ?l d ? indice In uence de la dispersion intermodale sur une communication optique Solutions pour s ? a ?ranchir de la dispersion intermodale Notion de mode transverse par approche interférentielle Guide plan idéal guide composé de deux miroirs plans sans pertes Interférences dans le guide Condition de guidage idéale dans un guide plan à miroir parfait Nombres de modes guidés Constante de propagation Équation de dispersion Guide plan diélectrique C Nombre de modes guidés Longueur d ? onde de coupure Correction du modèle utilisé Résolution formelle à partir des équations de Maxwell Cas général Résolution dans le cas du guide planaire à saut d ? indice Résolution dans le cas de la ?bre LE LASER Principe de l ? émission de lumière le rayonnement thermique Les transitions radiatives la luminescence Transitions spontanées Dé ?nitions Durée de vie d ? un état excité Propriété spectrale d ? une émission spontanée Les sources superluminescentes la LED et la source blanche ? à ?bre dopée à l ? Erbium Transitions induites absorption et émission Absorption Émission induite Les équations d ? Einstein L ? ampli ?cation optique nécessité d ? un pompage Inversion de population par pompage L ? ampli ?cateur optique Le laser le milieu ampli ?cateur plongé dans

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