Примерная программа дисциплины квантовые и оптоэлектронные приборы и устройства рекомендуется Минобразованием России для специальности 200300 электронные приборы и устройства
| скачать МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УТВЕРЖДАЮ Руководитель Департамента образовательных программ и стандартов профессионального образования _______________ Л.С.Гребнев «____»______________ 2001 г. ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ КВАНТОВЫЕ И ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВАРекомендуется Минобразованием России для специальности 200300 ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА направления подготовки дипломированных специалистов 654100 ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОЭЛЕКТРОНИКА
Квантовые и оптоэлектронные приборы и устройства широко внедряются в различных отраслях науки и техники, и освоение этой дисциплины важно для формирования современного инженера электронной техники. Программа курса рассчитана на предварительную подготовку студентов в области квантовой и оптической электроники, твердотельной электроники и микроэлектроники, электродинамики и микроволновой техники. В процессе изучения дисциплины у студентов должна быть сформирована совокупность знаний, умений и навыков, служащих им основой для последующей специализации по месту работы на предприятиях, изготавливающих и использующих квантовые и оптоэлектронные приборы и устройства.
В результате изучения дисциплины студент должен: -знать физические процессы и явления, лежащие в основе работы различных квантовых и оптоэлектронных приборов и устройств; основные физические и математические модели, используемые на этапах расчета и проектирования; основные технологические процессы их производства; - уметь использовать современные типовые методы расчета параметров и элементов конструкции приборов и устройств с применением средств вычислительной техники; - иметь представление об основных научно-технических проблемах и перспективах развития квантовых и оптоэлектронных приборов и устройств, а также основных областях их применения и степени экологической опасности.
4.1. Виды дисциплины и виды занятий
Введение Основные классификационные признаки приборов и устройств квантовой электроники и оптоэлектроники. Стандартная терминология. Структура содержания курса, его связь с другими дисциплинами учебного плана и место в подготовке инженера электронной техники.
Особенности открытых резонаторов. Световой пучок в открытом резонаторе. Условие устойчивости резонаторов и диаграмма устойчивости. Типы устойчивых резонаторов. Неустойчивые резонаторы. Селекция типов колебаний в открытом резонаторе. Дисперсионные резонаторы.
Методы получения инверсных состояний по двух- и многоуровневой схеме и их использование в мазерах, лазерах. Уравнения кинетики изменения населенности уровней в квантовых системах. Условия инверсии населенностей. Нелинейные свойства квантовых систем. Процессы релаксации в квантовых системах.
Стационарная и нестационарная генерация излучения. Параметры и характеристики лазерного излучения: временная и пространственная когерентность, угловая расходимость, поляризация, энергия и мощность, длительность импульсов, уровень шумов, Спектр типов колебаний. Стабильность параметров. Методы измерения энергетических параметров лазеров. Спектроскопия лазерного излучения. Переходные режимы лазеров, Режим гигантских импульсов. Синхронизация мод. Типы и конструкции лазеров. Источники накачки.
Мазеры на молекулярных и атомных пучках. Типы используемых сортирующих систем. Мазеры с оптической накачкой. Квантовые дискриминаторы. Квантовые стандарты частоты. Квантовые парамагнитные усилители (КПУ). Резонаторные КПУ. Схемы работы на проход и на отражение. Амплитудно-частотные характеристики. Полоса перестройки. Динамический диапазон. КПУ с бегущей волной. Конструкции замедляющих систем. Устойчивость усиления. Насыщенные КПУ. Шумы и достижимые параметры.
Твердотельные лазеры: рубиновый, неодимовый, на центрах окраски. Газовые лазеры: атомарные, ионные, молекулярные лазеры на колебательно-вращательных переходах. Газодинамические лазеры. Химические и фотодиссоциационные лазеры. Лазеры на электронных переходах. Эксимерные лазеры. Лазеры на растворах органических красителей. Рентгеновские лазеры. Полупроводниковые лазеры на гомо- и гетероструктурах. Лазерные усилители: типы, параметры, шумы. Эффект насыщения мощных импульсных усилителей.
Распространение света в анизотропных средах и поляризация излучения. Эффекты Керра, Поккельса, Фарадея. Электро-, магнито- и акустооптические эффекты. Методы модуляции и отклонения лазерного луча. Типы лазерных модуляторов и дефлекторов. Перестройка длины волны излучения лазеров. Получение сверхкоротких лазерных импульсов.
Волновые уравнения нелинейной оптики. Нелинейная поляризуемость и взаимодействие световых волн. Условие волнового синхронизма. Лазерные умножители частоты. Генерация второй гармоники. Параметрические лазерные усилители, генераторы и преобразователи частоты. Способы перестройки частоты генераторов. Вынужденное комбинационное рассеяние и вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна. Обращение волнового фронта лазерного излучения. Адаптивная оптика. Самовоздействие световых пучков.
Оптические линии передачи. Световод. Оптические кабели и их разновидности по применению и конструкции. Оптические волокна со ступенчатым и плавным профилем показателя преломления. Условие одномодового режима. Затухание волн в световоде. Состав и способы изготовления оптического волокна. Основные элементы интегральной оптики. Оптические методы записи, обработки, хранения, передачи и считывания информации. Классификация оптоэлектронных устройств. Некогерентные излучатели. Принцип действия, конструкция, типы, параметры и характеристики светодиодов. Когерентные излучатели. Фотоприемники, их типы, параметры и характеристики. Фоторезисторы, фотодиоды, гетерофотодиоды, лавинные и p-i-n фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры, фотоклистроны и фотоЛБВ. Статические и динамические ФЭУ. Одноэлементные фотоприемники на основе МДП-структур. Многоэлементные фотоприемные устройства. Оптроны, их конструкции, параметры и характеристики. Техника волоконно-оптических линий связи (ввод, вывод, коммутация и ответвление излучения).
Основные направления применений квантовых и оптоэлектронных приборов и устройств. Проблемы, решаемые методами и средствами квантовой и оптоэлектроники. Интерференционные измерительные устройства: дальномеры, датчики перемещений и вибраций, лазерные измерители скорости. Лазерные гироскопы. Линейная и нелинейная лазерная спектроскопия. Многофотонная, поляризационная , пикосекундная спектроскопия. Лазерная фотохимия: разделение изотопов, инициирование направленных химических реакций. Голография и ее применение в интерферометрии, системах записи и обработки информации. Возможности и особенности использования лазеров в технологии машиностроения и электронного приборостроения. Лазеры в медицине. Применение в хирургии, терапии и диагностике заболеваний. Лазеры в военной технике. Лазеры в аудио- и видеотехнике. Приборы и устройства оптоэлектроники в системах ближней и дальней связи. Заключение Основные тенденции и направления дальнейшего развития и совершенствования квантовой и оптоэлектроники. Применение ЭВМ при разработке квантовых и оптоэлектронных приборов и устройств. Численное моделирование и проблемы разработки средств автоматизированного проектирования лазеров и лазерных систем.
6.1. Рекомендуемая литература. а) основная литература: 1. Пихтин А.Н. Физические основы квантовой и оптоэлектроники. - М.: Высшая школа, 1983, 304 с. 2. Стандарты частоты и времени на основе квантовых генераторов и дискриминаторов. Под ред. В.В.Фатеева. - М.: Сов.радио, 1978, 303 с. 3. Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. - М.: Наука, 1988, 335 с. 4. Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Тарлыков В.А. Основы лазерной техники. Л.: Машиностроение, 1990, 316 с. 5. Лазерная техника и технология. 7 кн. под ред. А.Г.Григорьянца. -М.: Высшая школа, 1987 - 1988 гг. 6. Верещагин И.К., Косяченко Л.А., Кокин С.М. Введение в оптоэлектронику. -М.: Высшая школа, 1991, 191 с. 7. Акаев А.А., Майоров С.А. Оптические методы обработки информации. - М.: Высшая школа, 1988, 234 с. б) дополнительная литература: 1. Штейншлейгер В.Б., Мисежников Г.С., Лифанов П.С. Квантовые усилители СВЧ (мазеры). -М.: Сов.радио, 1971, 431 с. 2. Тарасов Л.В. Введение в квантовую оптику. - М.: Высшая школа, 1987, 304 с. 3. Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и лазерные пучки. -М.: Наука, 1990, 263 с. 4. Страховский Г.М., Успенский А.В. Основы квантовой электроники. - М.: Высшая школа, 1979, 303 с. 5. Звелто О. Принципы лазеров. - М.: Мир, 1990, 559 с. 6, Технологические лазеры. Справочник в 2 т. Под ред. Г.А.Абильсиитова. - М.: Машиностроение. Т.1, 2. 1991, 431 с. 7. Балошин Ю.А., Крылов К.И., Шарлай С.Ф, Применение ЭВМ при разработке лазеров. - Л.: Машиностроение, 1989, 276 с. 8. Шен И.Р. Принципы нелинейной оптики. - М.: Наука, 1989, 557 с. 9. Чео П.К. Волоконная оптика: Приборы и системы.- М.: Энергоатомиздат, 1988, 279 с.
11. Успенский А.В. Сборник задач по квантовой электронике. - М.: Высшая школа, 1976, 175 с.
По усмотрению вузов.
По усмотрению вузов.
По усмотрению вузов. Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 654100 “Электроника и микроэлектроника” Программу составили: Гоголев Г.П… - доцент Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" Малышев В.А. - профессор Таганрогского государственного радиотехнического университета Программа одобрена на заседании учебно-методического совета по специальности 200300 “Электронные приборы и устройства” от 20 ноября 2000г., протокол № 1. Председатель Совета УМО по образованию в области автоматики, электроники, микроэлектроники и радиотехники Пузанков Д.В.
|
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: Разместите кнопку на своём сайте или блоге: