Computación óptica

PROGRAMA DE TERCER CICLO EN ÓPTICA AVANZADA
ASIGNATURA:
TITULO: Computación óptica
PROFESORES: María Luisa Calvo Padilla (Coordinadora), Tatiana Alieva
NÚMERO DE CRÉDITOS: 4,5
TIPO: Fundamental
CARÁCTER: Obligatorio y optativo
CURSO ACADÉMICO: 2004/2005
OBJETIVOS:
Durante las últimas décadas la óptica ha tenido un papel preponderante en las
tecnologías para computación, en particular en el almacenamiento óptico de la
información (CD-ROM), en comunicaciones ópticas (fibras ópticas) y en el procesado
óptico (y optoelectrónico) de la información.
El curso de doctorado sobre computación óptica tiene como objetivo la
puesta a punto y formación de alumnos de tercer ciclo en temas avanzados de teoría
de señales aplicadas a procesos ópticos de la información, almacenamiento óptico de
datos y comunicaciones ópticas.
La primera parte del curso pretende ser de carácter básico, con una puesta a
punto de la teoría escalar rigurosa de la difracción como parte introductoria de
homogenización de conocimientos. Se introduce al alumno en la caracterización y
propiedades de transformadas ópticas lineales: Fresnel, Hilbert, Hartley, y
posteriormente una generalización con la distribución de Wigner. Esta primera parte
es base fundamental para el estudio de otros aspectos de gran actualidad como
transformaciones fraccionarias, cíclicas y la conexión de la transformada de Fourier
fraccionaria con otras operaciones particulares como la transformada wavelet, la
óptica de fractales y redes neuronales. Esta teoría de señales ópticas tiene
actualmente unas aplicaciones de gran importancia en el desarrollo de técnicas
ópticas e híbridas (óptico-digital) para tratamiento de imágenes y análisis de
estructuras.
La segunda parte pretende formar al alumno en el tema del almacenamiento
óptico de la información. El enfoque va dirigido a métodos holográficos para
almacenamiento de datos. Después de una introducción a los principios de la
holografía se pretende dar al alumno un resumen de nuevos materiales y técnicas
para almacenamiento óptico de datos.
Se completa esta parte con temas sobre comunicaciones ópticas. Empezando
con la teoría de la propagación de la luz en fibras ópticas, completando con
dispositivos como redes de Bragg y conectores ópticos.
TEMARIO:
Introducción a Computacion Óptica:
1) procesado óptico de la información
2) almacenamiento óptico de la información (CD-ROM, memorias holografícas)
3) comunicaciones ópticas (fibras ópticas).
Parte I Procesado Óptico de la información
1. Caracterización de señales espacio-temporales. Transformada de Hilbert.
2. Teoría de la difracción escalar. Representación del espectro angular.
Transformada de Fresnel generalizada. Representación integral canónica.
3. Procesadores ópticas de la información. Correladores de Van der Lught,
correlador conjunto. Filtrado óptico. Sistemas ópticos de reconocimiento de
caracteres.
4. Nuevos enfoques en el procesado óptico. Transformada wavelet.
Transformada de Gabor. Transformadas Fraccionarias cíclicas: Fourier,
Hartley.
5. Distribución de Wigner. Tomografía de fase y espacio. Recuperación de fase
por métodos no interferometricos. Caracterización de haces.
6. Óptica de fractales. Definición. Aplicaciones a sistemas ópticos.
7. Redes neuronales. Fundamentos y aplicaciones.
8. Perspectivas del procesado óptico.
Parte II Almacenamiento óptico de la información y comunicaciones ópticas
9. Diferentes técnicas de holografía. Hologramas de volumen.
10. Almacenamiento y recuperación de la información. Diferentes métodos de
multiplexado.
11. Materiales para memorias holograficas.
12. Propagación de luz en fibras ópticas. Guías de onda. Redes de Bragg.
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA:
En español:
1. M. L. Calvo (coord.), Óptica Avanzada, Ed. Ariel, Barcelona (2002).
2. M. L. Calvo, T. Alieva, J. A. Rodrigo, D. Rodríguez, T. Aliev, Laboratorio virtual
de Óptica: Guía práctica, Ed. Delta publicaciones, Madrid (2004)
3. M. L. Calvo, "Guías de Onda ópticas", Anales de Física, 78 B, pp.93-120 (1982)
En inglés:
1. L. Mandel and E. Wolf, Optical Coherence and Quantum Optics, Cambridge
Univ. Press, Cambridge (1995).
2. A. VanderLugt, Optical Signal Processing, Ed. John Wiley and Sons, New York,
(1992).
3. A.W. Lohman, D. Mendlovic, Z. Zalevsky, "Fractional Transformations in
Optics", Progress in Optics (Ed. E. Wolf), Vol. XXXVIII, Ed. Elsevier, (1998).
4. M. Bastiaans, “Applications of the Wigner distribution function in optics”, in: The
Wigner distribution: Theory and Applications in Signal Processing, Eds. W.
Mecklenbraüker et al., Elsevier Science, Amsterdam, p.375 (1997).
5. T. Alieva, M. J. Bastiaans, and M. L. Calvo, “Fractional cyclic transforms in
optics – theory and applications”, Recent Research Developments in Optics 1,
Research Signpost, India, pp.105-122 (2001).
6. J. Uozumi, T. Asakura, in Current Trends in Optics, Ed. J. C. Dainty, Academic
Press, Cambridge, pp. 83-94 (1994).
7. H. J. Caulfield, J. Kinser, S. K. Rogers, “Optical neural networks,” IEEE Proc.
77, pp.1573-1583 (1989).
8. P. Hariharan, Optical Holography, Cambridge University Press (1996).
9. A. W. Snyder, J. D. Love, Optical Waveguides Theory, Chapman and Hall, London
1983 .
CRITERIOS DE EVALUACIÓN:
La asistencia al curso es obligatoria para obtener el aprobado de la asignatura. Cada
alumno debe desarrollar un tema de trabajo personal propuesto por los profesores de
la asignatura. Este trabajo será expuesto por el alumno y posteriormente calificado por
los profesores de la asignatura. Los alumnos que no realicen trabajo personal no
podrán optar a calificación máxima.
REQUISITOS ESPECÍFICOS PARA LA ADMISIÓN DE ALUMNOS:
Licenciado en Ciencias Físicas, Ingeniero de Telecomunicaciones. Otras titulaciones
superiores convenientemente justificadas de acuerdo con la normativa del
departamento.
Conocimiento previos: Los correspondientes a la licenciatura en Ciencias Físicas, se
recomienda haber cursado las asignaturas de Óptica de segundo ciclo (u opciones de
especialización análogas).
CALENDARIO PROVISIONAL:
El curso se impartirá las dos primeras semanas de junio de 2005. El horario de
clase se fijará previa reunión de los profesores de la asignatura con los alumnos. Esta
reunión se convocará en el segundo cuatrimestre del curso académico 2004/2005
(hacia el mes de abril).
Las tutorías de los profesores de la asignatura están expuestas en el tablón de
anuncios del departamento de óptica (primera planta) de la facultad de ciencias
físicas.
El coordinador de la asignatura:
Prof. María Luisa Calvo Padilla
Catedrática de óptica, UCM
Página web: http://www.ucm.es/info/giboucm/MlCalvoteaching.html