Введение в нанофотонику

2023/2024

Статус: Маго-лего

Кто читает: Департамент физики

Когда читается: 3, 4 модуль

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Крыжановская Наталья Владимировна

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 32

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Нанофотоника - это активно развивающаяся область науки, направленная на исследование физических явлений, определяющих поведение света в нанометровом масштабе и взаимодействие нанообъектов со светом. Прикладным аспектом нанофотоники является разработка наноструктурированных устройств и приборов генерации, усиления, модуляции, передачи и детектирования электромагнитного излучения: полупроводниковых и сверхпроводниковых источников и детекторов электромагнитного излучения, светодиодов на основе полупроводниковых гетероструктур, твердотельных и органических лазеров, наноантенн и пр.Курс «Введение в нанофотонику» знакомит студентов с физическими основами взаимодействия света с нанообъектами, работы приборов на основе этих явлений, а также с последними разработками Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники в области полупроводниковых лазеров на основе квантовых гетероструктур НИУ ВШЭ Санкт-Петербург.

Цель освоения дисциплины

Изучение физических основ нанофотоники, методов создания нанофотонных структур, экспериментальных методов их исследования и области практического использования, возможности расширения элементной базы оптоэлектроники.

Планируемые результаты обучения

знание основных терминов и определений, знание и понимание предмета изучения нанофотоники, совокупности явлений нанофотоники.
знание особенностей процессов взаимодействия оптического излучения с различными объектами нанофотоники
иметь представление о методах расчета и создания различных фотонных приборов на основе диэлектрических, полупроводниковых и металлических структур нанометровых размеров
знание элементов волновой оптики: монохроматические волны, интерференция и дифракция, отражение и преломление, взаимодействие света со средой
Повтор и более глубокое понимание описания электромагнитных волн с помощью уравнений Максвелла в среде, материальные уравнения. Оптические свойства различных сред. Классификация сред в зависимости от знака величин диэлектрической и магнитной проницаемости. Метаматериалы и их некоторые свойства. Электродинамика сред с отрицательными диэлектрической и магнитной проницаемостями. Метаповерхности. Применение метаматериалов
Знание основных технологических методов создания структур нанофотоники, их ограничения и приборная база. Чистые помещения. Химическая подготовка образцов. Литография. Напыление металлов. Травление. Осаждение диэлектриков. Эпитаксия. Оксидирование. Методы характеризации структур.
Понимание принципа возникновения запрещённой зоны в фотонных кристаллах, знание их классификация по размерности, методов изготовления. Понимание дисперсионных диаграмм фотонных кристаллов.
Знание процессов синтеза и свойств реальных фотонных кристаллов, структуры яблоновита, структуры типа «поленица». Дефекты в фотонных кристаллах. Фотонно-кристаллические волокна. Применение фотонных кристаллов
Представление об основах интегральной оптики. Планарные волноводы. Потери в волноводах. Элементы ввода/вывода в волноводах. Связывание в волноводах.
Знать статистику фотонов различных источников излучения (тепловые источники, когерентный свет, источники одиночных фотонов), распределение Пуассона, статистика Бозе-Эйнштейна, статистика Фока. Понимать эксперимент ХБТ. Иметь представление об антикорреляционном параметре. Знать характеристики идеального источника одиночных фотонов. Знать современные подходы для реализации ИОФ.