Introduzione
L'optoelettronica è, come dice il nome, lo studio dei dispositivi elettronici soggetti a fenomeni di luce. La lunghezza d’onda d’interesse è 0,4 μm e 1,6 μm e quindi tra gli infrarossi e gli ultravioletti.
Richiami delle equazioni di Maxwell
Le
equazioni di Maxwell descrivono qualsiasi fenomeno elettromagnetico e come
sappiamo esse hanno infinite soluzioni. Sono 4 equazioni in 16 incognite.
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| E, H, D, B e J devono considerarsi vettori. |
Per
risolvere un tale sistema di equazione c'è bisogno che fissiamo le relazioni
costitutive del mezzo1 e le condizioni al contorno.
Ricordiamo che le relazioni costitutive sono leggi proprie del mezzo che lo
caratterizzano a livello macroscopico (in meccanica), mentre, le condizioni al
contorno è la condizione imposta alla soluzione di un'equazione differenziale
(e quindi dove hanno validità le equazioni di Maxwell, in questo caso) che deve
soddisfare ai margini del suo insieme di definizione. In optoelettronica, per
semplificare la risoluzione di tali equazioni consideriamo il rapporto tra la
lunghezza d'onda e la dimensione caratteristica del mezzo in esame molto più
piccola di 1:
Infatti distinguiamo due casi, tra cui quello che interessa a
noi:
Il caso che interessa a
noi è quello in cui valgono le leggi dell’ottica geometrica e quindi il caso a.
Mentre nel caso b valgono le leggi dell’elettromagnetismo classico. Questo
perché la lunghezza d’onda in esame oscilla tra 0,4 μm < λ < 1,6 μm mentre l’ordine di grandezza della
dimensione caratteristica
delle strutture in esame è della frazioni di metro 10-1
< d < 10-2.
Prima di approfondire i
concetti dell’optoelettronica e i vari dispositivi che la caratterizzano,
rivediamo i concetti di ottica geometrica e di ottica parassiale.
