Materiais e Dispositivos Óticos

Objetivos

Pretende-se com este curso: a) Desenvolver competências e conhecimentos que agilizem a atividade de investigação e desenvolvimento, particularmente, que facilitem a leitura compreensiva da literatura disponível e expandir os conhecimentos necessários de uma forma autónoma e sistemática; b) Compreender a interação radiação- matéria; c) Descrever as caraterísticas que levam a determinadas propriedades óticas de materiais, sejam naturais, sejam fabricados; d) Entender o funcionamento de dispositivos óticos baseados nessas propriedades.

Programa

1. Revisão de teoria eletromagnética Equações de Maxwell. Equação de onda. Potencial vetor e potencial escalar. Radiação por uma fonte dipolar. Campos na região longínqua. Vector de Poynting.

2. Ótica eletromagnética Modelo de Lorentz. Susceptibilidade eléctrica. Constante dieléctrica. Índice de refração. Absorção. Espalhamento. Dispersão do índice de refração. Espetros óticos. Tensor susceptibilidade elétrica. Campos locais. Fórmula de Sellmeier. Médias sobre dipolos em meios densos (orientacionais). Efeitos de difusão molecular em gases densos e em líquidos. Propriedades gerais das constantes ópticas. Óptica de fonões. Óptica de metais.

3. Actividade ótica. Efeito da magnetização na polarização. Base física da actividade ótica. Equação de onda e seus vetores próprios e valores próprios. Coeficiente rotatório.

4. Ótica de cristais. Classes cristalinas e eixos principais. Propagação ótica em cristais. Onda ordinária e onda extraordinária. Índice de refração em função da direção de propagação relativamente aos eixos principais. Cristais uniaxiais e biaxiais. Dispositivos.

5. Efeito electro-ótico Efeito de Pockels. Força piezoelétrica. Notação de Voigt. Efeito Kerr eletrónico e nuclear. Força eletrostritiva. Dispositivos. Moduladores electro-ópticos. Importância da orientação dos eixos principais de permitividade dos cristais. Moduladores de fase, moduladores de amplitude. Conversor analógico-digital.

6. Efeito magneto-ótico Efeito Faraday. Efeito Zeeman. Dispositivos e aplicações: isoladores ópticos e circuladores, moduladores magneto-ópticos e sensores de corrente de campo magnético , moduladores espaciais de luz, registo de informação por efeito magneto-ótico.

7. Eletrodinâmica das polarizações fracas. Aproximação da amplitude e fase lentamente variáveis. Radiação por uma matriz de dipolos coerentes. Modulação da suscetibilidade. Reflexão de Bragg.

8. Modulação acusto-ótica. Acoplamento electrostrictivo (ondas longitudinais). Efeito elasto-ótico. Deflexão de campos óticos. Regimes de Raman--Nath e de Bragg. Dispositivos e aplicações: moduladores acusto-óticos, deflectores acusto-óticos, filtros acusto-óticos sintonizáveis.

9)*Materiais avançados: Cristais de hiato fotónico; óptica de metamateriais.