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ÓPTICA AVANZADA Programa de Doctorado Mención
de Calidad 2005-2006 B.O.E. 167 de 14 de julio
de 2005
Departamento de Óptica Facultad de Ciencias
Físicas
Preinscripción y matriculación Septiembre
2005 Secretaría de alumnos de la Facultad de
Ciencias Físicas Teléfono 91 3944641
En convocatorias anteriores de becas de F.P.U.
la inscripción o matriculación en cursos de
doctorado con Mención de Calidad suponía hasta 1
punto en los criterios de evaluación y selección
de los candidatos.
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Cursos y profesorado
Asignaturas y trabajos de investigación
Profesorado
Contactar con los profesores para consultar
detalles de asignaturas y posibles ofertas de
tesis doctoral
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Formación teórica y experimental
Asignaturas (4 créditos/asignatura) ?
Computación óptica ? Dinámica de sistemas
abiertos el láser ? Elementos de óptica no
lineal ? Haces láser ? Métodos ópticos de
medida ? Microóptica, óptica integrada y óptica
difractiva ? Nanoóptica ? Óptica cuántica
Trabajos de investigación (12 créditos) ?
Computación óptica procesado de señales, óptica
guiada y holografía ? Haces láser ? Metrología
óptica y sistemas de inspección y control ?
Óptica cuántica y no lineal
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Computación Óptica

• Número de créditos 4
• Profesores Tatiana Alieva, Mª Luisa Calvo
  Padilla.
• 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 optoeletrónico) 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 aplicada 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 de almacenamiento óptico de la
  información. El enfoque va dirigido a métodos
  holograficos para almacenamiento de datos.
  Después de una introducción a los principios de
  la holografía se pretende dar al alumno el
  resumen de nuevos materiales y técnicas para
  almacenamiento óptico de datos.
• La tercera parte esta relacionada con
  comunicaciones ópticas. Empezando con la teoría
  de la propagación del haz en fibras ópticas se
  pretende formar al alumno en un tema avanzada de
  comunicaciones ópticas guías de onda, redes de
  Bragg, amplificadores y conectores ópticos.
• Programa
• Caracterización de señales espacio-temporales.
  Transformada de Hilbert.
• Teoría de la difracción escalar. Representación
  del espectro angular. Transformada de Fresnel
  generalizada. Representación integral canónica.
• Procesadores ópticas de la información.
  Correladores de Van der Lught, correlador
  conjunto.
• Filtrado óptico. Sistemas ópticos de
  reconocimiento de caracteres.
• Nuevos enfoques en el procesado óptico.
  Transformada wavelet. Transformada de Gabor.
  Transformadas Fraccionarias cíclicas Fourier,
  Hartley.
• Distribución de Wigner. Tomografía de fase y
  espacio. Recuperación de fase por métodos no
  interferométricos. Caracterización de haces.
• Óptica de fractales. Definición. Aplicaciones a
  sistemas ópticos.
• Redes neuronales. Fundamentos y aplicaciones.
• Perspectivas del procesado óptico.
• Diferentes técnicas de holografía. Hologramas de
  volumen.

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Dinámica de Sistema Abiertos el Láser
Número de créditos 4 Profesores José Manuel
Guerra Pérez, Luis Lorenzo Sánchez
Soto. Objetivos Se trata de introducir al
alumno al moderno campo de la investigación de
istemas abiertos en el que son especialistas
conocidos los dos profesores que imparten la
asignatura. En particular se centrará una parte
importante de la asignatura en los estudios de
las dinámicas en el láser como paradigma de
sistema abierto, al objeto de que el alumno pueda
centrar los aspectos teóricos en sistemas reales
cuyo comportamiento tiene una gran trascendencia
en la ciencia y en la técnica. Programa 1.-
Generalidades sobre procesos estocásticos. 2.-
Dinámica de sistemas abiertos teoría
microscópica 3.- Operaciones cuánticas y medidas
continuas. 4.- Dinámicas no markovianas. 5.-
Ecuaciones de Maxwell Bloch. La aproximación de
las ecuaciones de balance. 6.- Dinámicas no
caóticas 7.- Dinámicas caóticas Bibliografía
1. H. P. Breuer and F. Petruccione, The Theory
of Open Quantum Systems (Oxford Uiversity Press,
Oxford, 2002). 2. H. Carmichael, An Open Systems
Approach to Quantum Optics, (Springer-Verlag,
Berlin, 1993). 3. C. W. Gardiner and P. Zoller,
Quantum Noise (Springer-Verlag, Berlin, 2000). 4.
K. Kraus, States, Effects, and Operations
(Springer-Verlag, Berlin, 1983). 5. H. Haken,
Laser theory (Springer-Verlag, Berlín, 1983). 6.
G. Infeld and G. Rowlands, Non wear wawes,
solitons and chaos (Cambridge University Press,
New York, 1990) 7. H. Haken, Light. Vol 2
(North-Holland, Amsterdam 1985).
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6
Elementos de Óptica No Lineal
Número de créditos 4 Profesores Miguel Antón
Revilla, Rosa María Weigand Talavera. Objetivos
Se pretende proporcionar al alumno una visión
general del extenso campo de la óptica no lineal
(ONL) sentando unas bases sólidas sobre la
fenomenología básica de dicho campo y tratando
algún fenómeno objeto de la investigación
actual. La formulación matemática que se le
enseña es clásica y semiclásica, para dotarle de
herramientas fundamentales para sus labores
investigadoras posteriores. Programa 1.
Revisión e introducción. Medios anisótropos
Propagación de luz (ecuaciones de propagación y
haces gaussianos) Polarización lineal y no
lineal Absorción y emisión de radiación 2.
Efectos cuadráticos y cúbicos ONL en cristales
anisótropos Generación de segundo armónico
Suma y diferencia de frecuencias Osciladores
paramétricos (OPO) y aplicaciones (generación de
estados de squeezing) 4-w mixing y conjugación
de fase (no degenerado y degenerado) ONL en
medios homogéneos e isótropos Automodulación
de fase (SPM) Efecto Kerr Óptico Scattering
Raman estimulado Absorción a 2 o más fotones
Absorbentes saturables Biestabilidad
optica 3. Óptica no lineal e interferencia
cuántica Interacción con átomos de tres
niveles. Procesos de interferencia cuántica.
Transparencia inducida electromagnéticamente
(EIT). Procesos no lineales sin absorción
mediante EIT. Bibliografía 1. R. W. Boyd,
Nonlinear Optics, Academic Press, New York
1992 2. N. Butcher and D. Cotter, The Elements of
Nonlinear Optics, Cambridge University Press,
New York 1990 3. Y. R. Shen The Principles of
Nonlinear Optics, Wiley, New York, 1984 4. M.
Schubert and B. Wilhelmi, Nonlinear Optics and
Quantum Electronics, Wiley, New York, 1986 5.
Guang S. He and Song H. Liu, Physics of Nonlinear
Optics, World Scientific, New York, 1999
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7
Haces Láser
Número de créditos 4 Profesores Rosario
Martínez-Herrero, Pedro Mejías Arias, Gemma
Piquero Sanz, Julio Serna Galán. Objetivos
Estudiar la estructura espacial de los haces
luminosos (especialmente de los haces láser),
examinando entre otros aspectos su evolución y su
control mediante sistemas ópticos apropiados.
Desde un planteamiento tanto analítico como
experimental se abordan aspectos relativos al
perfil de irradiancia, anchura transversal,
divergencia, calidad, curtosis, polarización y
momento angular transportado por el
haz. Programa Caracterización espacial de
haces láser propagándose en sistemas ópticos de
primer orden Parametrización de haces láser y su
conformado mediante sistemas ópticos no de primer
orden Caracterización espacio-temporal de haces
pulsados Aspectos relativos a la
polarización Determinación experimental de los
parámetros que describen la estructura espacial
del haz Bibliografía A. E. Siegman, Lasers.
University Science Books, Mill Valley (1986). J.
Serna, R. Martínez-Herrero y P. M. Mejías,
Parametric characterization of general partially
coherent beams propagating through ABCD optical
systems. J. Opt. Soc. Am. A, 8, 10941098
(1991). H. Weber (editor), Laser beam quality.
Optical and Quantum Electronics 24 (2004). Número
monográfico. P. M. Mejías, H. Weber, R.
Martínez-Herrero y A. González-Ureña (editores),
Laser beam characterization. SEDO (1993). F.
Encinas-Sanz, J. Serna, R. Martínez-Herrero y P.
M. Mejías, Time-resolved parametric
characterization of the spatial structure of
laser pulses. Advances in Laser and Optics
Research, vol. II, William T. Arkin, ed. Nova
Science Publishers 135168 (2002). P. M. Mejías,
R. Martínez-Herrero, G. Piquero y J. M. Movilla,
Parametric characterization of the spatial
structure of non-uniformly polarized laser
beams. Prog. Quantum Electron. 26, 65130
(2002).
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8
Métodos Ópticos de Medida
Número de créditos 4 Profesores José Antonio
Gómez Pedrero, Agustín González Cano, Juan
Antonio Quiroga Mellado. Objetivos Las
técnicas ópticas se han venido utilizando
profusamente en los últimos años para la
inspección y control de procesos industriales,
así como para la realización de medidas de
precisión en el laboratorio. Se pretende como
objetivo fundamental en el curso familiarizar al
alumno con las principales técnicas existentes,
incidiendo especialmente en aquellos aspectos más
novedosos y avanzados. Específicamente, se
describen los principios físicos de cada técnica
y se presentan las aplicaciones más relevantes en
cada caso. Así mismo, se proporcionan al alumno
los recursos precisos para que desarrolle esos
conocimientos con más detalle. Programa
Introducción general Métodos interferométricos
de medida Fundamentos del fenómeno de
interferencia Coherencia temporal y espacial.
Condiciones de interferencia Clasificación de los
dispositivos interferométricos Dispositivos y
técnicas experimentales Métodos moiré Modelo
geométrico del efecto Moiré Modelo ondulatorio
del efecto Moiré Técnicas experimentales de
Shadow-Moiré Técnicas experimentales de
deflectometría Moiré Técnicas experimentales de
proyección de franjas Fotoelasticidad
digital Introducción al fenómeno
fotoelástico Métodos de análisis de patrones
fotoelásticos Separación de tensiones
principales Tendencias futuras Sensores de fibra
óptica Fundamentos básicos Principios y técnicas
de medida Redes de Bragg en fibras Dispositivos
de campo evanescente Procesado digital de
patrones de franjas Fundamentos Técnicas de
preprocesado de patrones de franjas Algoritmos de
demodulación de patrones de franjas Algoritmos de
casamiento de fase Bibliografía K.J. Gasvik,
Optical metrology, 3ª ed., J. Wiley and Sons,
Chichester, Reino Unido, 2002 G. Cloud, Optical
methods of engineering analysis, Cambridge
University Press, Cambrige, Reino Unido, 1998 K.
Patorski, The Moiré fringe technique, Elsevier,
Ámsterdam, Países Bajos, 1993 D. Malacara,
Optical shop testing, 2ª ed., J. Wiley and Sons,
Nueva York, Estados Unidos, 1992 D. Robinson, G.
Reid, Interferogram análisis digital fringe
pattern measurement techniques, Institut of
Physics Publ. Co., Bristol, Reino Unido,
1993 J.M. López-Higuera (ed.), Handbook of
optical fibre sensing technology, J. Wiley and
Sons, Chichester, Reino Unido, 2002
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Microóptica, Óptica Integrada y Óptica Difractiva

• Número de créditos 4
• Profesores Francisco Javier Alda Serrano, José
  Alonso Fernández, Eusebio Bernabeu Martínez.
• Objetivos
• Los objetivos de la asignatura son la
  presentación al alumno de las tecnologías de
  vanguardia en el ámbito de la microóptica, óptica
  integrada y óptica difractiva. El enfoque del
  curso
• es fundamentalmente práctico, aunque se esbozan
  los modelos básicos en que se basan el estudio,
  comprensión, diseño y aplicación de estos
  sistemas. Los profesores de este
• programa han ido atesorando experiencia en el
  tema durante los últimos años, siendo promotores
  de la creación de una unidad de apoyo a la
  investigación de la UCM destinada a la
• fabricación y caracterización de
  micro-estructuras con aplicación a la óptica.
  También participan y/o dirigen proyectos
  nacionales e internacionales en el ámbito de la
  microóptica, óptica
• integrada y óptica difractiva.
• Programa
• Parte I. Óptica difractiva
• Introducción
• Teoría de la difracción.Teoría rigurosa de la
  difracción.Teoría escalar de la difracción
• Redes de difracción delgadas y de volumen
• Difracción de Fresnel y de Fraunhofer
• Elementos ópticos difractivos (DOEs)
• Redes lineales.
• Lentes difractivas y kinoformas

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10
Nanoóptica
Número de créditos 4 Profesores Eusebio
Bernabeu Martínez, Luis Miguel Sánchez Brea.
Objetivos Los objetivos de la asignatura son
la presentación al alumno de las técnicas y
métodos de nanotecnología, en general, y
Nanoóptica, más significativamente. En enfoque es
práctico orientado a técnicas de nanofabricación
y en sus múltiples aplicaciones. Los profesores
de este programa están iniciados en estos temas
de vanguardia y participan en proyectos de ID de
ámbito europeo. Programa Introducción a la
Nanotecnología y a la NanoÓptica Fundamentos y
definición Aplicaciones e incidencia a diferentes
campos Rangos e interconexiones Técnicas de
Nanofabricación Haz de electrones Epitaxia Técnica
s directas por sondas de aproximación Nanolitograf
ía Autoensamblado y generación de
plantillas Nanoimpresión y replicado Respuesta
óptica de dispositivos sublongitud de onda y de
estructuras nanométricas Ondas evanescentes de
Fresnel. Representación multipolar Bases teóricas
del campo próximo óptico Microscopía óptica de
campo próximo Sondas ópticas. Caracterización Inte
racciones con nanoesferas y nanoelementos.
Incidencia en la amplificación de señales
ópticas Aplicaciones Nanosensores Diagnosis de
sistemas biomoleculares Diagnosis de materiales y
dispositivos fotónicos Implicaciones sociales y
éticas Bibliografía K.E. Drexler Nanosystems
John Wiley. New York (1994) S. Kawata, M.
Oliesen, M. Irie Nano-Optics Springer Verlag.
Heidelberg (2002) B. Bhushan (ed.) Handbook of
Nanotechnology Springer Verlag, Heidelberg
(2004)
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Óptica Cuántica
Número de créditos 4 Profesores Isabel Gonzalo
Fonrodona, Alfredo Luis Aina. Objetivos Se
pretende introducir al alumno en los conceptos
básicos relativos al campo cuantificado de la
radiación electromagnética. Se hace especial
énfasis en las diferencias entre el campo
electromagnético clásico y cuántico a través de
fenómenos de correlación cuántica espacial y
temporal. Así mismo se presentan los experimentos
básicos que para ser explicados requieren la
cuantificación de la luz. También se aborda el
problema de la interacción de la radiación y la
materia, propagación en medios no lineales,
generación, detección y aplicaciones de estados
no clásicos de luz. Estos conceptos y
experiencias son de enorme interés en la
actualidad encontrando aplicaciones tales como
criptografía cuántica, computación cuántica,
etc. Programa Introducción Breve repaso de
conceptos cuánticos Estado cuántico Imágenes
de evolución temporal Campo electromagnético
cuantificado. Desarrollo del campo
electromagnético Cuantificación. Estados de
Fock Campo del vacío. Efecto Casimir y otros
efectos Estados coherentes.Cuadraturas,
incertidumbres Luz térmica Coherencia G(1)
clásica y cuántica. Coherencia y visibilidad.
G(2) clásica. Experiencia de Hanboury
Brown-Twiss. G(2) cuántica. Estados de Fock,
efectos sin análogo clásico, estados coherentes y
caóticos. Coherencia de orden n y total
Estadística temporal de fotones. G(1) y G(2)
temporal Manifestación experimental de luz
cuántica Estados de un sólo fotón, dualidad onda
corpúsculo. Estados de dos fotones
entrelazados. Borrado cuántico de la
información. Representación de estados de luz
sobre el plano de amplitud compleja Funciones
características Funciones Q, P y función de
Wigner Estados comprimidos Cuadraturas,
relaciones de incertidumbre, medida de una
cuadratura, detección de estados
comprimidos Tomografía Medida simultánea de dos
cuadraturas, medida de la función Q Sensibilidad
de medidas interferométricas Interacción
radiación-materia Hamiltoniano de
interacción Átomos de dos niveles modelo de
Jaynes-Cummings Colapsos y reavivaciones Emisión
espontánea teoría de Wigner-Weisskopf Batidos
cuánticos Efectos cuánticos en óptica no lineal
Generación del subarmónico.Generación de estados
comprimidos.Conversión paramétrica de
frecuencia Bibliografía 1. L. E. Ballentine
Quantum Mechanics World Scientific, 2003 2. R.
Loudon The Quantum theory of light, Third
edition Oxford University Press, 2000 3. W. H.
Louisell Quantum statistical properties of
radiation John Wiley and Sons, 1973 4. P. W.
Milonni The Quantum Vacuum Academic Press,
1994 5. H. Paul, Introduction to Quantum Optics,
Cambridge University Press, 2004 6. M. O. Scully
y M. S. Zubairy Quantum Optics Cambridge
University Press, 1997 7. D. F. Walls y G. J.
Milburn Quantum Optics Springer Verlag,1995
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12
Profesorado
Alda Serrano, Francisco Javier Alieva,
Tatiana Alonso Fernández, José Antón Revilla,
Miguel Bernabeu Martínez, Eusebio Calvo Padilla,
Mª Luisa Gómez Pedrero, José Antonio González
Cano, Agustín Gonzalo Fonrodona, Isabel Guerra
Pérez, José Manuel Luis Aina, Alfredo Martínez
Herrero, Rosario Mejías Arias, Pedro
Miguel Piquero Sanz, Gemma Quiroga Mellado, Juan
Antonio Sánchez Brea, Luis Miguel Sánchez Soto,
Luis Lorenzo Serna Galán, Julio Weigand Talavera,
Rosa María
j.alda_at_fis.ucm.es talieva_at_fis.ucm.es j.alonso_at_fis.
ucm.es antonm_at_fis.ucm.es ebernabeu_at_fis.ucm.es mlca
lvo_at_fis.ucm.es jagomezp_at_fis.ucm.es agus_at_fis.ucm.es
igonzalo_at_fis.ucm.es jmguerra_at_fis.ucm.es alluis_at_fi
s.ucm.es r.m-h_at_fis.ucm.es pmmejias_at_fis.ucm.es piqu
ero_at_fis.ucm.es aq_at_fis.ucm.es optbrea_at_fis.ucm.es ls
anchez_at_fis.ucm.es azul_at_fis.ucm.es weigand_at_fis.ucm.
es
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Teléfono de contacto 913944555