Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Физические основы фотоники

Программа курса лекций

«Физические основы фотоники и нанофотоники»

(3 курс, осень, 5 семестр)

профессор А.А. Фомичёв

1. Основные определения фотоники как технологии генерации и преобразования излучения с использованием фотона в качестве квантовой единицы. Области науки, входящие в ФОТОНИКУ.

2. Квантовая теория теплового излучения. Формула Планка. Излучение черного тела. Индуцированное и спонтанное излучение. Связь коэффициентов Эйнштейна для спонтанного и вынужденного излучения.

3. Уравнения генерации лазера. Классическое описание (вероятностный подход, уравнения Статца - Де Марса), полуклассическое (самосогласованные уравнения, уравнение Ван дер Поля), понятия о квантовых уравнениях.

4. Оптические резонаторы. Открытый резонатор. Основные параметры резонатора: добротность, число Френеля, критерий устойчивости. Параметры лазерных пучков: расходимость, фактор качества M2.

5. Гауссов пучок как решение волнового уравнения в параксиальном приближении. Моды высшего порядка. Понятие лучевых матриц. Методы расчета резонаторов: на основе дифракционного интеграла, ABCD закона преобразования комплексного параметра. Обобщенный двухзеркальный резонатор, области устойчивости.

6. Спонтанное и стимулированное излучение. Атомные переходы в конденсированной среде. Форма линии. Коэффициенты поглощения и усиления. Инверсная населенность.

7. Скоростные уравнения (уравнения Статца - Де Марса). Пороговые условия генерации. Стационарный и модуляции добротности режимы. Уравнения Ван дер Поля лазерной генерации.

8. Когерентность электромагнитного излучения. Многолучевая интерференция. Лазерные интерференционные зеркала.

9. Оптические волоконные световоды. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). Материальная и волновая дисперсия в световодах. Одно- и многомодовые волокна. Микроструктурные волокна (фотонные кристаллы). Виды потерь в волокне. Типы волокон, активные волокна. Датчики на основе оптоволокна.

10. Полупроводниковые источники лазерного излучения. Твердые растворы соединений. Гомо и гетеропереходы. Квазиуровни Ферми. Энергетическая зонная диаграмма лазерного диода.

11. Электронные волны де Бройля и зонная диаграмма. Прямые и непрямые переходы. Неравновесные состояния. Условия генерации. Кванторазмерные эффекты в п/п лазерах. Каскадные лазеры. РОС лазерные диоды.

12. Синхронизация мод в лазерах, методы синхронизации. Сверхсильные световые поля. Нелинейно-оптические эффекты в лазерном поле. Пико- и фемтосекундные импульсы излучения. Спектрально-ограниченные импульсы. «Чирп» частоты. Волоконно-оптические компрессоры. Понятие о синхронизме в нелинейной оптике.

13. Распространение сверхкоротких лазерных импульсов в оптических средах:

-         линейной дисперсионной среде;

-         усиливающей среде;

-         нелинейной среде c керровской нелинейностью;

-         через частотный фильтр.

  Описание лазерных импульсов. Распространение волнового пакета в дисперсионной линейной среде с дисперсией вида: n=no+aw. Керровская нелинейность. Поведение волнового пакета в нелинейной среде . Прохождение волнового пакета через частотный фильтр.

14. Характерные интенсивности лазерного поля. Методы формирования сверхкоротких импульсов, измерения параметров. Петаваттные лазерные комплексы.

15. Волоконные лазеры. Активные волоконные среды. Концентрационное тушение. Брегговские волоконные зеркала. Нелинейные явления в волоконных лазерах.

16. Адаптивная оптика. Датчики Шака-Гартмана. Нелинейные адаптивные оптические системы на эффекте рассеяния Мандельштама-Бриллюэна. 3-х и 4-х частотное взаимодействие.

17. Оптическая гирометрия. Эффект Саньяка. Лазерные оптические гироскопы. Волоконно-оптические гироскопы. Эффекты невзаимности встречных волн. Понятие об «атом-чипе». Атомно-лучевая гирометрия. Волны де Бройля. 

Литература

1.     Л.Д.Ландау и Е.М.Лифщиц. Теоретическая физика 2, 3, 4, 5, 7 т.т.

2.     Н.И.Калитеевский. Волновая оптика.

3.     Дж.Макомбер. Динамика спектроскопических переходов.

4.     Пантел и Путхоф. Основы квантовой электроники.

5.     Н.В.Карлов. Лекции по квантовой электронике.

6.     В.А.Астапенко и А.А.Фомичев. Когерентные процессы и интерференционные эффекты в лазерной физике.

 

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика