1.Шкала электромагнитных волн. Волновые и квантовые проявления света. Основные параметры и характеристики светового излучения.
2.Определение и физические основы квантовой электроники. Основные классы квантовых электронных приборов (по принципу действия).
3.Определение и физические основы оптоэлектроники. Основные классы оптоэлектронных приборов (по принципу действия).
4.Понятие квантовых переходов. Физические процессы поглощения и излучения света в полупроводниках.
5. Сравнительные характеристики и параметры светового излучения, генерируемого различными источниками (приборами).
6.Специфические особенности лазерного излучения. Методы управления параметрами лазерного излучения.
7.Основные физические эффекты, используемые в оптоэлектронике.
8.Фоторезисторы. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
9.Фотодиоды. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
10.Светодиоды. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
11 .Оптроны. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
12.Полупроводниковые лазеры. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
13.Жидкие кристаллы. Основные электрооптические эффекты в жидких кристаллах и их практическое использование.
14.Жидкокристаллические панели (LCD экраны). Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
15.Элементы (пикселы) жидкокристаллических панелей (LCD экранов). Варианты конструктивной реализации пикселов, способы управления их состоянием и сравнительные характеристики.
16.Светодиодные панели (LED и OLED экраны). Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
17.Элементы (пикселы) светодиодных панелей (LED и OLED экранов). Варианты конструктивной реализации пикселов, способы управления их состоянием и сравнительные характеристики.
18.«Электронные чернила» и «электронная бумага» (E-Ink дисплеи). Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
19.Приборы для регистрации теплового излучения. Пирометры, болометры, тепловизоры. Устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
20.Акустооптические устройства (АОУ). Назначение, принципы действия особенности конструктивной реализации АОУ.
21.Интегрально-оптические элементы (ИОЭ). Назначение, особенности конструктивной реализации. Классификация.
22.Пассивные интегрально-оптические элементы (ИОЭ). Назначение, основные физические эффекты, используемые в пассивных ИОЭ, примеры конструкций пассивных ИОЭ.
23.Интегрально-оптические элементы управления излучением (ИОЭ УИ). Назначение, основные физические эффекты, используемые в ИОЭ УИ, примеры конструкций ИОЭ УИ.
24.Интегрально-оптические элементы преобразования энергии (ИОЭ ПЭ). Назначение, основные физические эффекты, используемые в ИОЭ ПЭ, примеры конструкций ИОЭ ПЭ.
25.Приборы с зарядовой связью (ПЗС). Устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
26.ПЗС-матрицы. Назначение, устройство, принцип действия, основные параметры и характеристики.
27.ПЗС-матрицы. Варианты управления процессом считывания изображения и соответствующие конструктивные особенности ПЗС- матриц.
28.Волоконная оптика. Физические эффекты, используемые в волоконной оптике. Примеры реализации волоконно-оптических устройств и систем.
29.0птические волокна и кабели. Назначение, принципы действия особенности конструктивной реализации, основные параметры и характеристики.
30. Элементы для согласования и управления параметрами световых лучей в волоконно-оптических системах. Примеры реализации таких элементов.
1.Шкала электромагнитных волн. Волновые и квантовые проявления света. Основные параметры и характеристики светового излучения.
Как классический пример, свет можно трактовать как поток корпускул (фотонов), которые во многих физических эффектах проявляют свойства электромагнитных волн. Свет демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерференции при масштабах, сравнимых с длиной световой волны. Например, даже одиночные фотоны, проходящие через двойную щель, создают на экране интерференционную картину, определяемую уравнениями Максвелла.
Корпускулярные свойства света проявляются при фотоэффекте и в эффекте Комптона. Фотон ведет себя и как частица, которая излучается или поглощается целиком объектами, размеры которых много меньше его длины волны (например, атомными ядрами), или вообще могут считаться точечными (например, электрон).
Характеристики границ видимого излучения
Длина волны, нм 740 380
Энергия фотонов, Дж 2,61×10−19 4,97×10−19
Энергия фотонов, эВ 1,6 3,1
Частота, Гц 3,94×1014 7,49×1014
Волновое число, см−1 1,32×104 2,50×104
2.Определение и физические основы квантовой электроники. Основные классы квантовых электронных приборов (по принципу действия).
Квантовая электроника является областью электроники, в которой исследуются явления генерации и усиления электромагнитных колебаний на основе эффекта вынужденного излучения, явления нелинейного взаимодействия мощного излучения с веществом, а также возможность создания квантовых электронных приборов и устройств — молекулярных генераторов (мазеров), квантовых генераторов (лазеров), усилителей, устройств нелинейного преобразования частот лазерного излучения.
В квантовой электронике используются физические явления, в которых основное участие принимают связанные электроны. Эти электроны входят в состав систем из атомов, молекул, отдельных кристаллов, континуальных сред всех агрегатных состояний вещества.
В соответствии с законами квантовой механики, энергия электрона, связанного в атоме, имеет ряд дискретных значений Ео, Е1 Е2, Е3, ... Еn. Эти дискретные значения называются уровнями энергии. Весь набор разрешенных квантовой механикой уровней образует энергетический спектр атома. Основным уровнем Ей назовем наименьший уровень. Все остальные уровни называются возбужденными. Переход связанных электронов с одного уровня на другой сопряжен с излучением или поглощением электромагнитной энергии, частота которой определяется соотношением:
где
h— постоянная Планка, Vij— частота
излучения (поглощения) при квантовом
переходе с уровня Ei,
на уровень Еj.
Излучение и поглощение происходит отдельными порциями, квантами — фотонами: при поглощении фотона энергия атома увеличивается, при испускании фотона — уменьшается. При поглощении электрон переходит вверх на более высокий уровень, а при испускании фотона электрон совершает обратный переход вниз с уменьшением энергии атома.
Основные классы квантовых электронных приборов (по принципу действия):
Лазеры или оптические квантовые генераторы
Оптические волноводы (Плоские волноводы, Волоконные световоды)