Máster Universitario en Fotónica y Tecnologías del Láser

Fundamentos físicos de las aplicaciones de los láseres en biomedicina. Interacción láser-tejidos y óptica de tejidos. Absorción y esparcimiento. "Photon migration". El láser en la instrumentación optoelectrónica para diagnóstico no invasivo (espectroscopía,
imagen de alta resolución, sensado de frente de ondas, oftalmoscopía confocal de barrido, OCT, velocimetría Doppler...). Principios físicos de la utilización terapéutica de los láseres (ablación, coagulación, corte, terapias fotodinámicas, etc). Pinzas ópticas y sistemas de micromanipulación. Nuevas tecnologías y aplicaciones específicas en ciencias de la visión. Normativa de seguridad del uso de láseres.

Aplicaciones mediambientales de los láseres
Técnicas de espectroscopia asistida por láser. Desarrollo de procesos de análisis de materiales por láser. Aplicaciones medioambientales de las técnicas propuestas. Resonadores láser pulsados. Sistemas para el análisis de materiales por láser.
Aplicaciones medioambientales. Métodos de detección. Desarrollo de procesos

Física de los láseres.
Introducción a los láseres. Elementos de física clásica: estadística de Maxwell-Boltzmann y de Bose-Einstein. Emisión del cuerpo negro. Teoría clásica de la interacción radiación-materia: emisión espontánea, emisión estimulada y absorción. Modelo semiclásico.
Coeficientes de Einstein. Inversión de población. Sistemas atómicos de dos y tres niveles. Mecanismos de bombeo. Teoría cuántica de la emisión y absorción atómicas. Cavidades resonantes. Coherencia. Haces gaussianos. Láseres de gas. Láseres de
Nd:Yag. Láseres de Ti:Sh. Láseres de diodo. Láseres de colorantes. Láseres QSwitched. Láseres Mode-Locked. Láseres de excímero. Láseres de rayos X. Láseres de electrones libres. Láseres de átomos.

Laboratorio de fundamentos de los láseres.
Instrumentación óptica. Medida de líneas espectrales. Interacción radiación-materia. Modos transversales de haces láser. Vórtices ópticos. Caracterización de láseres de diodo. Interferometría y difracción. Aplicaciones metrológicas. Medida y caracterización de haces láser. Expansión, colimación y enfoque de haces láser. Construcción de láseres de He-Ne. Caracterización de láseres de femtosegundos. Pinzas ópticas. Estabilización de láseres de diodo.

Óptica coherente
Fundamentos de óptica física. Teoría escalar de la difracción. El sistema óptico como formador de imagen y espectro. Función de transferencia: análisis en el dominio de frecuencias espaciales. Filtrado de frecuencias espaciales. Teoría escalar de la coherencia. Holografía. Caracterización de señales espaciales. Sistemas lineales en medios homogéneos e inhomogéneos. Óptica temporal.

Óptica cuántica.
Estados cuánticos de la luz. Teoría cuántica de la Interacción luz-materia. Interferencia y coherencia cuántica da Luz. Análisis cuántico de dispositivos ópticos. Caracterización y control del ruído cuántico. Aplicaciones Estados comprimidos. Estados
entrelazados. Teleportación cuántica. Encriptación cuántica. Computación cuántica.

Sensores y actuadores láser.
Fundamentos de sensado óptico. Sensores interferométricos. Sensores de speckle electrónico. Fundamentos de polarimetría. Sensores espectrométricos y polarimétricos. Fundamentos de óptica integrada. Sensores Integrados y de fibra óptica. Actuadores ópticos. Aplicaciones principales.

Aplicaciones metrológicas de los láseres.
Características generales de las técnicas ópticas de medida. Técnicas ópticas para caracterización dimensional. Técnicas ópticas para inspección de superficies: perfilómetros y técnicas paramétricas speckle y scattering. Técnicas ópticas para la detección de defectos. Sensores para control de procesos. Medidas de rectitud mediante un detector de posición (PSD). Operación y calibración de un sistema de medida de desplazamientos por triangulación. Caracterización superficial por distribución angular de la intensidad dispersada por superficies rugosas. Introducción a las técnicas interferométricas. Condiciones para la interferencia. Interferómetros de doble y múltiple haz. Aplicaciones y sistemas comerciales. Métodos de análisis de la fase. Sistemas Comerciales. Diseño de algoritmos de desplazamiento de fase.

Aplicaciones industriales de los láseres
Tipos de Láser: Resonadores industriales. Fenómenos de interación láser materia en procesos industriales. Sistemas industriales para la fabricación láser. ProgramaciónCNC y sistemas robotizados. Aplicaciones: corte, soldadura, tratamientos térmicos 
superficiales. Simulación de diferentes procesos de tratamiento de materiales. Desarrollo de procesos. Técnicas de caracterización.

Comunicaciones ópticas
Razones de la transmisión por fibra óptica. Detección óptica y ruido. Propagación en fibras. Dispersión intramodal. Fuentes ópticas: LED y LD. Dispositivos de óptica integrada: filtros, moduladores, (de)multiplexores. Efectos no linales. Estudio de
sistemas digitales y analógicos punto a punto. Redes ópticas. Manipulación y medidas: Fusionador y OTDR.

Métodos computacionales.
Introducción a los métodos computacionales en fotónica. Álgebra lineal matricial. Resolución de ecuaciones y sistemas no lineales. Resolución numérica de ecuaciones diferenciales. Modos de propagación en estructuras guiantes. Algoritmos de propagación de haces en medios lineales y no lineales. Propagación de pulsos láser en fibras. Propagación de haces en estructuras fotónicas. Métodos de diferencias finitas en dominio temporal. Modelado numérico del procesado con láser. Simulación de interacción láser-materia. Propagación de láser en plasmas.

Laboratorio de fotónica
Acoplamiento a fibra multimodo con lente. Enlace digital y analógico con LED. Estimación de la dispersión de primer orden en fibra monomodo usando una fuente sintonizable. Características espectrales de LED y láseres FP y DFB. Observación interferométrica del chirp de un láser de cavidad externa. Montaje de un modulador acusto-óptico. Medidas con un filtro FP sintonizable. Medidas con un amplificador óptico de fibra dopada.

Trabajo fin de máster

Prácticas en empresa o centros de I+D