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Obiettivi

Il corso ha l’obiettivo di fornire una base teorica di ottica contemporanea ed è propedeutico per intraprendere ulteriori approfondimenti nei campi del trattamento e della trasmissione dell’informazione mediante segnali ottici. Saranno anche mostrate applicazioni pratiche dell’uso dell’ottica nell’elaborazione dei segnali, nelle comunicazioni e nella sensoristica.

Programma

1. Ottica di Fourier. Analisi di sistemi bidimensionali per il trattamento ottico delle informazioni. La diffrazione della luce. L’integrale di Huygens e l’approssimazione di Fresnel. Il concetto di frequenza spaziale. L’approssimazione di Fraunhofer. Diffrazione da aperture singolari. Diffrazione da reticoli. Esempi del funzionamento dei CD e DVD.
2. Lenti e sistemi ottici. Azione delle lenti. Le lente come filtro di fase e la formazione delle immagini. Magnificazione, contrasto e limite di risoluzione. Analisi in frequenza dei sistemi ottici. Obiettivi e loro caratterizzazione. Fotografia ed acquisizione digitale. Sistemi per l’elaborazione ottica dell’informazione.Tecniche di filtraggio spaziale. Riconoscimento di caratteri.
3. Polarizzazione della luce. Vettori e matrici di Jones. Parametri di Stokes. Rappresentazione della polarizzazione della luce mediante la sfera di Poincaré. Lamine birifrangenti, rotatori di polarizzazione e polarizzatori. La misura dello stato di polarizzazione.
4. Propagazione della luce e applicazioni nelle comunicazioni. Propagazione di fasci gaussiani in spazio libero. Propagazione guidata in fibra ottica. Accoppiamento tra spazio libero e fibra ottica. Introduzione alle comunicazioni ottiche wireless e in fibra.
5. Interferenza e proprietà di coerenza della luce. Definizione generale di coerenza per un fascio di luce. Coerenza temporale. Coerenza spaziale. Contenuto spettrale. La luce laser. Interferometri di Fabry-Pérot, di Michelson e di Mach-Zehnder. Esempi di sensori basati su interferometria ottica.

Bibliografia

 J. Goodman, Introduction to Fourier Optics, Editore: Roberts & Company Ed.

 D. Marcuse, Light Transmission Optics, Editore: Van Nostrand Reinhold Company Ed

 Lucidi e materiale didattico utilizzato dal docente durante il corso fornito sulla piattaforma BEEP https://beep.metid.polimi.it/