Opis predmeta
UVOD: izzivi in trendi v optoelektroniki
SVETLOBA: ponovitev modelov svetlobe, razširjanje, svetloba in snov, kompleksni lomni količnik, odboj, lom, sipanje, barvni prostori
OPTIČNI VIRI: nastanek svetlobe v snovi in pregled sodobnih optičnih virov
– Svetleče diode (LED): direktni polprevodniki, spontana emisija, LED strukture, tehnologija, optične in električne karakteristike, primer krmilnih vezij, organske LED (OLED)
– Laserji: princip laserskega delovanja, stimulirana emisija, zgradba plinskega laserja, optično ojačenje in izgube, spekter in oblika žarka, uporaba laserjev
– Laserske diode (LD): strukture (PN, DH, DBR, DFB, VCSEL), delovanje, praktični primeri uporabe
DETEKTORJI SVETLOBE: detekcija svetlobe v polprevodniku, polprevodniški fotodetektorji (pn, pin, hetero, PD s plazovito ionizacijo, fototranzistor), vezja s fotodetektorji
osnove delovanja in strukture CCD, CMOS, večja a-Si:H detektorska polja
ZASLONI: zgradba in delovanje LCD, LED. plazemskih in OLED zaslonov, principi delovanja 3D zaslonov
OPTIČNA VLAKNA: princip prenosa svetlobe po vlaknu, razlika eno in mnogorodovna vlakna, slabljenje, disperzija, nelinearni efekti
FOTOVOLTAIKA: trendi, sončni spekter, sevanje, obsevanje, delovanje in parametri sončne celice, tehnologije in tipi sončnih celic in fotonapetostnih modulov, fotonapetostni sistemi, načrtovanje sončne elektrarne, primeri izvedbe
Iz omenjenih področij študenti izvedejo 6 laboratorijskih vaj, med njimi eno izbirno v raziskovalnem Laboratoriju za fotovoltaiko in optoelektroniko.
Predmet učimo na programih
Elektrotehnika 1. stopnja
Cilji in kompetence
Cilji predmeta so študentu podati sodobna znanja s področja optoelektronike in fotonike s poudarkom na izvedbah sodobnih optoelektronskih gradnikov, se seznaniti z njihovimi strukturami in razumeti osnovne principe delovanja. Osredotočamo se predvsem na elektrotehnične vidike, ki zajemajo tudi rešitve osnovnih načinov priklopa elementov in sistemov v elektronska vezja. Na področju fotovoltaike se študenti spoznajo s pomenom obnovljivih virov energije, seznanijo se in razmišljajo o rešitvah, ki jih ponuja fotovoltaika.
Metode poučevanja in učenja
Na predavanjih so podane teoretične osnove in prikazani izbrani praktični primeri. Študenti imajo na voljo izročke prosojnic predavanj in dodatno gradivo. Na laboratorijskih vajah se študenti usmerjajo na praktično delo s konkretnimi optoelektronskimi gradniki.
Predvideni študijski rezultati
Po uspešno opravljenem predmetu naj bi bili študenti zmožni:
- pojasniti osnovne principe delovanja optoelektronskih gradnikov
- izračunati obravnavane osnovne optične in električne lastnosti optoelektronskih gradnikov
- izmeriti osnovne karakteristike gradnikov
- izbrati ustrezen optoelektronski gradnik za dano aplikacijo
- načrtati enostavno vezje za priključitev gradnikov
izvesti osnovne korake načrtovanja fotonapetostnega generatorja za enostavno fotonapetostno elektrarno
Temeljni viri in literatura
1. J. Krč, Prosojnice predavanj, dostopne so na e-FE/ / Slides of lectures, available at e-FE
2. B. Lipovšek, Navodila za laboratorijske vaje pri predmetu Optoelektronika (založba UL FE) in zbirka rešenih primerov na e-fe / Instructions for practical work – Optoelectronics (bookstore UL FEE) and Calculation examples with results (e-fe)
3. S. O. Kasap, Optoelectronics and Photonics – principles and practices, 2nd Ed. Pearson Education, 2013
4. A. Luque, S. Hegedus, Handbook of photovoltaic science and engineering, Wiley, 2011.
5. B. E. A. Saleh, Fundamentals of photonics, Wiley, 2007.
Bodi na tekočem
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Tržaška cesta 25, 1000 Ljubljana