Учебная дисциплина

Конспект лекций

А.Н.Пихтин, Оптическая и квантовая электроника, М., Высшая школа, 2001.

И.К.Верещагин, Л.А.Косяченко, С.М.Кокин, Введение в оптоэлектронику, М., Высшая школа, 1991.

Волноводная оптоэлектроника / пер. с анг. под.ред. Т.Тамира, М.Мир, 1991.

1

ЭБС МИЭТ mochit. miet. ru.

№

Содержание

1. 1

Содержание дисциплины. Оптическая связь. Преимущества оптического диапазона связи.

2. 2

Элементы квантовой теории излучения; гармонический осциллятор; электромагнитные поля и их квантование, взаимодействие излучения с атомными системами; индуцированные и спонтанные переходы. Основные типы квантовых приборов и принципы их работы; спонтанное и индуцированное излучение.

3. 3

Генерация света. Лазеры. Ширина спектральной линии; когерентность излучения; усиление и эффекты насыщения в лазерах, оптические резонаторы. Типы лазеров: газовые, твердотельные, полупроводниковые.

4. 4

Типы полупроводниковых лазеров. Лазеры на гомо- и гетеропереходах. Материалы и технология изготовления полупроводниковых лазеров. Молуляция излучения лазеров.

5. 5

Волоконные световоды. Распространение энергии по волоконным оптическим волноводам, принципы работы оптических волноводов, оптические волокна и их характеристики, волновое уравнение и передаточные параметры, затухание.

6. 6

Оптические линии связи и пассивные компоненты волоконно-оптических линий связи: структура волоконно-оптических линий связи (ВОЛС); передача сигналов по открытым оптическим линиям связи; преимущества ВОЛС перед другими направляющими системами; распространение энергии по оптическим волноводам

7. 7

Материалы для волоконных световодов. Их свойства. Методы изготовления волоконных световодов. Световоды, поддерживающие поляризацию излучения.

8. 8

Предмет интегральной оптики. Планарный волновод. Постоянная распространения и эффективный показатель преломления. Моды планарного волновода. Типы планарных световодов – пленочные, градиентные, симметричные и асимметричные. Дисперсионное уравнение для пленочных волноводов.

9. 9

Распространение света в неоднородных средах. Градиентные оптические волноводы. Метод Венцеля-Крамерса-Бриллюэна. Дисперсионное уравнение для градиентных волноводов

10. 10

Уравнения Максвелла для планарного диэлектрического волновода. Граничные условия. Ортогональность мод.

11. 11

Оптические волноводы в изотропных и одноосных кристаллах. Тензоры диэлектрической проницаемости и непроницаемости анизотропных волноводов. Дисперсионные уравнения трехслойных анизотропных волноводов. Канальные волноводы

12. 12

Ввод и вывод излучения в планарные и канальные волноводы. Призменный элемент связи. Ввод излучения через торец, дифракционные решетки и скошенный край. Связанные волноводы. Моды связанных волноводов. Потери в волноводах. Источники оптических потерь в волноводах. Методы измерения: спектра мод волновода, параметров волновода и оптических потерь в них.

13. 13

Пассивные интегрально-оптические элементы. Волноводные линзы. Типы линз. Методы расчета и изготовления. Волноводные поляризаторы. Типы поляризаторов. Методы изготовления. Направленные ответвители и разветвители каналов. Принципы. Методы изготовления.

14. 14

Моделирование распространения света в интегрально-оптических элементах. Метод распространяющегося луча для расчета параметров интегрально-оптических элементов.

15. 15

Электро-оптические эффекты. Квадратичный электрооптический эффект Керра. Связь электрооптического тензора с симметрией кристаллов. Электрооптические модуляторы и переключатели.

Лекция 16

Линейный электрооптический эффект Поккельса. Феноменологическое описание элнктрооптического эффекта. Электрооптическое взаимодействие в волноводах. Применение электрооптического эффекта в интегральной оптике

Лекция 17

Типичные интегральные электрооптические элементы. Волоконно-оптический гироскоп на базе интегрального электрооптического интерферометра. Основные принципы. Эффект Саньяка. Технология изготовления

Лекция 18

Типичные интегральные электрооптические элементы. Волоконно-оптический гироскоп на базе интегрального электрооптического интерферометра. Основные принципы. Эффект Саньяка. Технология изготовления

Лекция 19

Типичные интегральные электрооптические элементы. Волоконно-оптический гироскоп на базе интегрального электрооптического интерферометра. Основные принципы. Эффект Саньяка. Технология изготовления

Лекция 20

Нелинейная оптика. Микроскопическая природа нелинейности. Нелинейности второго и третьего порядка. Тензор нелинейности второго порядка. Фазовый синхронизм. Эффективность нелинейно-оптического преобразования

Лекция 21

Генерация второй гармоники в оптических волноводах. Физические эффекты. Волноводные удвоители частоты использующие эффект Вавилова-Черенкова и квазифазовый синхронизм. Волноводные параметрические генераторы света. Элементы нелинейной интегральной оптики. Параметрическая генерация света. Нелинейно-оптические материалы.

Лекция 22

Фоторефрактивный эффект. Взаимодействие волн в фоторефрактивных волноводах. Стимулированное фоторефрактивное рассеяние света в волноводах. Интегрально-оптические элементы на основе фоторефрактивных волноводов. Двухлучевое взаимодействие. Оптическая память. Запись волноводных голограмм.

Лекция 23

Усиление света в волоконных, планарных и канальных волноводах. Волноводные лазеры. Объемное и локальное легирование диэлектриков и полупроводников редкоземельными и переходными элементами. Излучательные схемы в Er:SiO2, Er:LiNbO3, Nd:LiNbO3, Cr:LiNbO3 и других материалах. Управление излучением в волноводных лазерах.

Лекция 24

Временное уплотнение в волоконно-оптических линиях связи. Оптические солитоны. Генерация солитонов в средах с кубической и квадратичной нелинейностью. Генерация фемтосекундных импульсов; самомодуляция, самосжатие и самофокусировка.

Лекция 25

Спектральное уплотнение и плотное спектральное уплотнение в волоконно-оптических линиях связи. Компоненты систем спектрального уплотнения. Мультиплексоры и демультиплексоры. Перестраиваемые полупроводниковые лазеры.

Лекция 26

Методы и устройства модуляции оптического излучения, фотоприемники и фотоприемные модули, принципы действия и основные характеристики; коммутационные оптроны, оптоэлектронные реле, разъемы, переключатели; оптические устройства информатики, оптические запоминающие устройства и процессоры.

№

Содержание

1. 1

Определение оптических параметров анизотропного кристалла из спектров поглощения.

2. 2

Измерение эффективных показателей преломления тонкопленочных оптических волноводов с помощью метода призменного ввода. Расчет показателя преломления и толщины.

3. 3

Исследование вольт-амперных характеристик полупроводникового лазерного диода.

4. 4

Определение изменений показателя преломления в планарном световоде за счет фотоупругого эффекта.