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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 051231 - OTTICA E IMMAGINI
Docente Martelli Paolo
Cfu 5.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (358) INGEGNERIA INFORMATICA*AZZZZ051231 - OTTICA E IMMAGINI
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (474) TELECOMMUNICATION ENGINEERING - INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI*AZZZZ051231 - OTTICA E IMMAGINI

Obiettivi dell'insegnamento

Il corso ha l'obiettivo di fornire le basi dell’ottica contemporanea ed è propedeutico per intraprendere ulteriori approfondimenti nei campi del trattamento e della trasmissione dell’informazione mediante segnali ottici. Dopo aver introdotto gli elementi teorici fondamentali per lo studio della polarizzazione della luce, dell'interferenza, della teoria della diffrazione e dell’ottica di Fourier, saranno analizzati i sistemi ottici per la formazione ed il filtraggio delle immagini. Verranno anche mostrati esempi di sistemi di acquisizione e riproduzione delle immagini, ed inoltre applicazioni pratiche dell’uso dell’ottica nell’elaborazione dei segnali, nelle comunicazioni e nella sensoristica.


Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione (Descrittore di Dublino 1) Lo studente conosce i principi fondamentali della polarizzazione della luce, dell'interferenza, della diffrazione e dell'ottica di Fourier. Tali conoscenze gli permettono di comprendere il funzionamento di sistemi per la trasformazione della polarizzazione, degli interferometri, dei sistemi di formazione dell'immagine e dei sistemi basati sull'ottica di Fourier.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione (Descrittore di Dublino 2) Lo studente, grazie anche agli specifici esempi applicativi visti nelle lezioni ed esercitazioni, è in grado di dimensionare i parametri fondamentali di:

- elementi ottici per ottenere prefissate trasformazioni di polarizzazione;

- semplici sistemi interferometrici e diffrattivi;

- semplici sistemi di formazione e filtraggio delle immagini.

Capacità di apprendimento (Descrittore di Dublino 5) Lo studente acquisisce gli strumenti metodologici per poter analizzare e studiare sistemi ottici di maggiore complessità rispetto a quelli esemplificati durante le lezioni/esercitazioni.


Argomenti trattati

1. Polarizzazione della luce, proprietà di coerenza e interferenza. Vettori di Jones per la rappresentazione dello stato di polarizzazione. Matrici di Jones per lamine birifrangenti, rotatori di polarizzazione e polarizzatori. Definizione di coerenza per un fascio di luce. Luce laser e luce termica. Interferometri di Michelson e di Mach-Zehnder. Esempi di sensori basati su interferometria ottica.

2. 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.

3. Lenti, sistemi ottici e immagini. Azione delle lenti. Le lente come filtro di fase e la formazione delle immagini. Magnificazione, criterio di Rayleigh e limite di risoluzione. Analisi in frequenza dei sistemi ottici. Obiettivi e loro caratterizzazione. Fotografia e sistemi di acquisizione e riproduzione delle immagini. Sistemi per l’elaborazione ottica dell’informazione. Tecniche di filtraggio spaziale. Riconoscimento di caratteri.

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. Applicazioni nelle comunicazioni ottiche wireless e in fibra.


Prerequisiti

Conoscenze matematiche di base relative a algebra delle matrici e dei vettori, calcolo e operatori differenziali, trasformata di Fourier.         

 

 

 

 

 


Modalità di valutazione

L'esame consiste in una prova scritta, con esercizi e domande aperte che copriranno tutti gli argomenti trattati nel corso. Durante la prova sarà possibile consultare esclusivamente un formulario messo a disposizione dal docente.

Più in dettaglio, la prova scritta d'esame consiste in:

- esercizi da risolvere numericamente, che permettono di valutare risultati di apprendimento associati ai Descrittori di Dublino 1 e 2;

- domande di carattere teorico a risposta aperta, che permettono di valutare risultati di apprendimento associati ai Descrittori di Dublino 1, 2 e 5.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaJ. W. Goodman, Introduction to Fourier Optics (4th Ed.), Editore: W. H. Freeman & Co, Anno edizione: 2017
Risorsa bibliografica facoltativaB. E. A. Saleh, M. C. Teich, Fundamentals of Photonics (2nd Ed.), Editore: Wiley-Interscience, Anno edizione: 2007
Risorsa bibliografica obbligatoriaLucidi e materiale didattico utilizzato dal docente durante il corso fornito sulla piattaforma BEEP https://beep.metid.polimi.it/
Note:

Si suggerisce di seguire le lezioni e le esercitazioni per un'ottimale comprensione degli argomenti.


Software utilizzato
Nessun software richiesto

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
30:00
45:00
Esercitazione
20:00
30:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 50:00 75:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.8.0 / 1.8.0
Area Servizi ICT
05/12/2022