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  1. Signaux optiques

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Signaux optiques

 
    • eBook [PDF]

      59,00 €
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    Avis des lecteurs  

     

    Présentation

    L’optique a développé, au cours des dernières décennies, des liens très forts avec l’électronique et avec les sciences de l’information et de la communication. Elle est devenue aujourd’hui, avec l’optoélectronique, une des sciences de l’ingénieur dont les applications extrêmement riches ont envahi de nombreux secteurs de l’activité industrielle.

    Cet ouvrage s’adresse aux élèves suivant, ou ayant suivi, les enseignements de la physique en cursus de licence ou en classes préparatoires et qui possèdent, au moins en partie, les bases élémentaires du domaine. Il s’adresse aussi aux ingénieurs, de plus en plus nombreux, ayant à intégrer des technologies optiques et optoélectroniques dans leurs activités.

    Pour les premiers, il prolonge l’approche de l’optique donnée dans les cours de physique de base, en abordant la lumière en tant que signal vecteur de l’information. Les outils mathématiques requis, analyse de Fourier, distributions et théorie du signal, souvent non maîtrisés à ce niveau, sont introduits intuitivement et progressivement.

    Pour les seconds, cet ouvrage a pour objectif, au-delà d’une description des applications actuelles, d’apporter une compréhension des propriétés fondamentales du signal optique et des phénomènes physiques mis en jeu pour sa génération, sa propagation et sa détection. Il introduit les concepts et les méthodes pérennes indispensables pour appréhender les grandes évolutions technologiques à venir du domaine. Une place relativement importante est consacrée aux bruits et aux aspects quantiques.

    Sommaire

    Introduction

     

    Chapitre 1

    Guidage de la lumière et fibres optiques

    1. Introduction

    2. Les conditions de guidage de la lumière

    3. Les modes guidés

    Exercice : propagation dans un gradient d’indice

     

    Chapitre 2

    Avatars des signaux optiques dans les fibres

    1. Atténuation

    2. Dispersion

    3. Propagation non linéaire

    Exercice 1 : propagation d’une impulsion gaussienne

    dans un milieu dispersif.

    Exercice 2 : glissement fréquentiel et dispersion

     

    Chapitre 3

    Émission et amplification, laser

    1. Cavités résonnantes

    2. Transitions radiatives

    3. Amplificateurs et oscillateurs optiques

    Démonstration de la relation de Bose-Einstein

    Exercice : Filtrage et amplification d’une cavité

     

    Chapitre 4

    Addition et détection, cohérence

    1. Particularités et représentation des signaux optiques

    2. Détection directe des signaux optiques

    3. Interaction des trains d’onde et fonction de cohérence

    4. Battements optiques et détection cohérente

    5. Interférence avec une source à spectre large

    6. Modes d’un récepteur optique

    Largeur équivalente et bande passante équivalente

    Exercice : spectroscopie par transformée de Fourier

     

    Chapitre 5

    Diffraction

    1. Formulation générale

    2. Diffraction optique plane

    Exercice 1 : diffraction par un réseau unidimensionnel de fentes rectangulaires

    Exercice 2 : diffraction par un réseau sinusoïdal et apodisation

     

    Chapitre 6

    Holographie et stockage optique

    1. Introduction

    2. Propriétés des plaques photographiques

    3. Principe de l’holographie

    4. Les trois montages holographiques fondamentaux

    5. Applications de l’holographie

    Stockage optique, lecteurs de CD, DVD et Blu-ray

    Exercice : réseau zoné de Fresnel

     

    Chapitre 7

    Traitement des signaux spatiaux

    1. Filtrage des fréquences spatiales

    2. Échantillonnage et interpolation des images

    3. Reconnaissance des formes

    4. Formation et déformation des images dans les instruments d’optique

    Exercice 1 : suppression de la composante continue

    Exercice 2 : détection d’un défaut

     

    Chapitre 8

    Milieux de propagation

    1. Retour sur les bases de la propagation

    2. Différentes propriétés des milieux de propagation et relations constitutives

    3. Propagation dans les milieux permanents linéaires et isotopes

    4. Propagation des ondes planes

    5. Propagation des ondes sphériques

    Exercice 1 : propagation dans un milieu anisotrope

    Exercice 2 : effet Faraday et non-réciprocité

     

    Chapitre 9

    Symétrie et réflexion

    1. Étude sommaire : les lois de Snell-Descartes

    2. Symétrie des ondes électromagnétiques

    3. Coefficients de réflexion et de transmission

    4. Autres types de réflexions

    Exercice : augmentation du pouvoir réflecteur d’une surface

     

    Chapitre 10

    Optique quantique

    1. Onde et/ou corpuscule ?

    2. Formalisme générale de la physique quantique et implications

    3. Signaux quantiques

    4. Étrangetés et applications

    Exercice 1 : commutation d’opérateurs et indétermination

    Exercice 2 : communications quantiques

    Annexe : largeurs quadratiques

     

    Chapitre 11

    Bruit thermique et bruit quantique

    1. Introduction

    2. Rayonnement et bruit et thermiques

    3. Bruit quantique

    4. Bruit total

    Exercice : bruit d’amplification

     

    Corrigés des exercices

    Transformées de Fourier usuelles

    Bibliographie

    Supports disponibles

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