Optoelektronske komponente in sistemi

Opis predmeta

Predmet vključuje naslednja poglavja:

SVETLOBA: kvantni in valovni model, kompleksni lomni količnik, odboj, refrakcija, sipanje, radiometrija in fotometrija

OPTIČNI VIRI:

– Svetleče diode (LED): direktni polprevodniki, spontana emisija, LED strukture, praktična uporaba, krmilna vezja, organske LED (OLED)

– Laserji: princip delovanja laserja, stimulirana emisija, zgradba plinskega laserja, optično ojačenje in izgube, spekter in oblika žarka, praktična uporaba laserjev

– Laserske diode (LD): strukture, delovanje, praktični primeri uporabe (npr. DVD, Blu ray čitalnik)

ZASLONI: zgradba in delovanje LCD, LED. plazemskih in OLED zaslonov

FOTODETEKTORJI: polprevodniški fotodetektorji (pn, pin, hetero, PD s plazovito ionizacijo, fototranzistor), priključitev fotodetektorjev v vezja, osnove delovanja in strukture CCD, CMOS,

OPTIČNA VLAKNA: princip prenosa svetlobe po vlaknu, razlika eno in mnogorodovna vlakna, slabljenje, disperzija

FOTOVOLTAIKA: delovanje in parametri sončne celice, tehnologije in tipi sončnih celic in fotonapetostnih modulov, fotonapetostni sistemi, praktično načrtovanje sončne elektrarne

Iz omenjenih področij študenti izvedejo 5 praktičnih laboratorijskih vaj.

Cilji in kompetence

Cilji predmeta so študentu podati sodobna znanja s področja optoelektronike in fotonike s poudarkom na praktičnih izvedbah komponent in sistemov. Naučimo se kako delujejo in kako uporabimo posamezne optoelektronske gradnike v praksi.

Metode poučevanja in učenja

Na predavanjih so podane teoretične osnove in prikazani praktični primeri, na katere se daje poseben pomen. Študenti imajo na voljo izročke prosojnic predavanj in dodatno gradivo. Na laboratorijskih vajah se študenti usmerjajo na praktično delo s konkretnimi optoelektronskimi gradniki in sistemi.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem predmetu naj bi bili študenti zmožni:

pojasniti osnovne principe delovanja optoelektronskih gradnikov in enostavnih sistemov
izmeriti osnovne karakteristike gradnikov
izbrati ustrezen optoelektronski gradnik za dano aplikacijo
izvesti pravilno priključitev gradnika
uporabiti fotonapetostne gradnike v majhnih fotonapetostnih sistemih

Reference nosilca

KRČ, Janez, TOPIČ, Marko. Optical modeling and simulation of thin-film photovoltaic devices. New York: CRC Press, 2013.
KRČ, Janez, SEVER, Martin, TOPIČ, Marko. The two approaches of surface-texture optimization in thin-film silicon solar cells. IEEE journal of photovoltaics, ISSN 2156-3381, Oct. 2013, vol. 3, no. 4, str. 1156-116
KRČ, Janez, LIPOVŠEK, Benjamin, TOPIČ, Marko. Design for high out-coupling efficiency of white OLED using CROWM – a combined geometric/wave optics model. V: Optical Nanostructures and Advanced Materials for Photovoltaics (2013). [S. l.]: The Optical Society, cop. 2014.
KRČ, Janez, SEVER, Martin, ČAMPA, Andrej, STELTENPOOL, Mark, MOULIN, Etienne, ERVEN, Rob van, HAUG, Franz-Josef, BALLIF, Christophe, TOPIČ, Marko. Design of advanced surface-textures for thin-film silicon micromorph solar cells. V: Photovoltaic Science and Engineering Conference, October 28 – November 1, 2013, Taipei, Taiwan. PVCES-23 : technical digest. [S. l.: s. n.], 2013, str. 1-
KRČ, Janez, LIPOVŠEK, Benjamin, TOPIČ, Marko. Light management in thin-film solar cell. V: LÓPEZ, Ana Belén Cristóbal (ur.), VEGA, Antonio Martí (ur.), LÓPEZ, Antonio Luque (ur.). Next generation of photovoltaics : new concepts, (Springer series in optical sciences, ISSN 0342-4111, 165). Berlin; Heidelberg: Springer, cop. 2012, str. 95-129.

Temeljni viri in literatura

J. Krč, Prosojnice predavanj dostopne na e-Fe/ Handouts of lectures available on e-Fe,
S. O. Kasap, Optoelectronics and Photonics – principles and practices, 2nd Ed. Pearson Education, 2013.
A. Luque, S. Hegedus, Handbook of photovoltaic science and engineering, Wiley, 2011.