Экспериментальные методы фотоники

2021/2022

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

5

Кредиты

Кто читает:

Департамент электронной инженерии

Статус:

Курс по выбору

Когда читается:

1-й курс, 3, 4 модуль

Преподаватель

Сыч Денис Васильевич

Программа дисциплины

Аннотация

Фотоника - дисциплина, занимающаяся фундаментальными и прикладными аспектами работы с оптическими сигналами, а также созданием на их базе устройств различного назначения. Фотоника по сути является аналогом электроники, использующим вместо электронов кванты электромагнитного поля — фотоны. То есть, она занимается фотонными технологиями обработки сигналов, что связано с существенно меньшими энергопотерями, а значит имеет бо́льшую возможность миниатюризации. Фотоника охватывает широкий спектр оптических, электрооптических и оптоэлектронных устройств и их разнообразных применений. Области исследований фотоники включают волоконную и интегральную оптику, в том числе нелинейную оптику, физику и технологию полупроводниковых соединений, полупроводниковые лазеры, оптоэлектронные устройства, высокоскоростные электронные устройства. Курс направлен на развитие у магистрантов профессиональных компетенций и навыков самостоятельной исследовательской работы в области фотоники. В рамках курса даются основы теоретического описания свойств света на классическом и квантовом уровне, модельное описание основных эффектов взаимодействия света с веществом, экспериментальная база фотоники и фотонных компонент, методы управления светом, и применения фотоники, включая современные квантовые направления, такие как квантовая коммуникация. На практических занятиях студенты знакомятся с компонентной базой фотоники и экспериментально изучают основные фотонные эффекты, что дополняет теоретическое понимание основных концепций. Кроме того, студенты осваивают работу с современными приборами, такими как сверхпроводниковый детектор одиночных фотонов, и учатся их использовать в конкретных задачах. С помощью методов компьютерной алгебры демонстрируется модельное описание наблюдаемых эффектов и проводятся численные расчеты. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде учета активности студентов в ходе проведения практических занятий и экзамена. Для прохождения курса нужно знание основных законов классической и современной физики; владение простейшими методами решения физических задач и навыками работы с измерительными приборами на уровне бакалавриата МИЭМ.

Цель освоения дисциплины

• Целями освоения дисциплины «Экспериментальные методы фотоники» являются развитие у магистрантов профессиональных компетенций и навыков самостоятельной исследовательской работы в современных областях фотоники.

Планируемые результаты обучения

• Владеет: методикой анализа и использования устройств и компонентов фотоники; навыками освоения большого объема информации.
• Знает: основные направления создания приборов и устройств фотоники на основе новых материалов; основные понятия квантовой механики; устройство и принцип работы различных оптических элементов, используемых для генерации, регистрации и преобразования излучения; теоретические основы нелинейной оптики, кристаллооптики, волоконной и интегральной оптики.
• Умеет: делать правильные выводы из сопоставления результатов теории и эксперимента; использовать полученные знания для описания конкретных схем использования приборов квантовой фотоники. Умеет пользоваться своими знаниями для решения фундаментальных и прикладных задач; представлять полученные знания о свойствах приборов и устройств фотоники в научном докладе; представлять полученные знания о компонентах фотоники в научных обсуждениях.

Содержание учебной дисциплины

• Раздел 1. Физические основы фотоники.
• Раздел 2. Компоненты фотоники.
• Раздел 3. Квантовая фотоника.

Элементы контроля

• Практическая работа 3 модуль
• Практическая работа 4 модуль
• Экзамен

Промежуточная аттестация

• 2021/2022 учебный год 4 модуль
  0.25 * Практическая работа 4 модуль + 0.25 * Практическая работа 3 модуль + 0.5 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Когерентная фотоника, Ларкин, А. И., 2007
• Основы нанооптики, Новотный, Л., 2009
• Основы оптики, Борн, М., 1970

Рекомендуемая дополнительная литература

• Основы микроволновой фотоники, Урик - мл., В. Дж., 2016