1.5.Образовательные технологии

При изучении дисциплины «Квантовая и оптическая электроника» применяются следующие информационные технологии: интерактивное обучение (моделирующие компьютерные программы, виртуальные учебные комплексы), мультимедийное обучение (презентации, моделирование и симуляция процессов и объектов).

Электронный учебник. Имеются и используются в учебном процессе электронные учебники по дисциплине «Квантовая и оптическая электроника» . Электронный учебник предназначен для самостоятельного изучения теоретического материала курса и построен на гипертекстовой основе, позволяющей работать по индивидуальной образовательной траектории. Гипертекстовая структура позволяет обучающемуся определить не только оптимальную траекторию изучения материала, но и удобный темп работы, и способ изложения материала.

Компьютерная тестирующая система. Разработана и внедрена в учебный процесс компьютерная тестирующая система, которая обеспечивает, с одной стороны, возможность самоконтроля для обучаемого, а с другой стороны используется для текущего или итогового контроля знаний студентов.

Презентация. Разработан электронный курс лекций по всем темам, с использованием электронных презентаций. Что улучшает восприятие материала, повышает мотивацию познавательной деятельности и способствует творческому характеру обучения.

Учебно-исследовательская работа. В процессе изучения дисциплины используется данная форма практической самостоятельной работы студента, позволяющая студентам изучать научно-техническую информацию по заданной теме, моделировать процессы, проводить расчеты по разработанному алгоритму с применением ЭВМ и сертифицированного программного обеспечения, участвовать в экспериментах, анализировать и обрабатывать полученные результаты. Результаты исследований представляются на научно-практических конференциях.

Для усвоения дисциплины используются электронные базы учебно-методических ресурсов, электронные библиотеки.

Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, с использованием современных компьютерных средств обучения и демонстрации в учебном процессе составляет не менее 40% лекционных занятий.

1.6.Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы бакалавров. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Контроль освоения студентом дисциплины осуществляется в рамках модульно-рейтинговой системы в ДМ, включающих текущую, промежуточную и итоговую аттестации.

По результатам текущего и промежуточного контроля составляется академический рейтинг студента по каждому модулю и выводится средний рейтинг по всем модулям.

По результатам итогового контроля студенту засчитывается трудоемкость дисциплины в ДМ, выставляется дифференцированная отметка в принятой системе баллов, характеризующая качество освоения студентом знаний, умений и навыков по данной дисциплине.

В соответствии с учебным планом предусмотрен зачет во 2-м семестре.

Формы контроля: текущий контроль, промежуточный контроль по модулю, итоговый контроль по дисциплине предполагают следующее распределение баллов.

Текущий контроль:

• посещаемость занятий 5 баллов

• активное участие на занятиях 25_баллов

• выполнение домашних (аудиторных) контрольных работ _5_баллов

• написание и защита рефератов _5_ баллов

Максимальное суммарное количество баллов по результатам текущей работы для каждого модуля – 40 баллов.

Промежуточный контроль освоения учебного материала по каждому модулю проводится преимущественно в форме тестирования.

Максимальное количество баллов за промежуточный контроль по одному модулю - 60 баллов. Результаты всех видов учебной деятельности за каждый модульный период оценивается рейтинговыми баллами.

Минимальное количество средних баллов по всем модулям, которое дает право студенту на положительные отметки без итогового контроля знаний:

- от 51 до 69 балла – удовлетворительно

- от 70 до 84 балла – хорошо

- от 85 до 100 балла – отлично

- от 51 и выше - зачет

Итоговый контроль по дисциплине осуществляется преимущественно в форме тестирования по бально-рейтинговой системе, максимальное количество которых равно – 100 баллов.

Итоговая оценка по дисциплине выставляется в баллах. Удельный вес итогового контроля в итоговой оценке по дисциплине составляет 40%, среднего балла по всем модулям 60%.

Критерии оценок следующие:

- 100 баллов – студент глубоко понимает пройденный материал, отвечает четко и всесторонне, умеет оценивать факты, самостоятельно рассуждает, отличается способностью обосновывать выводы и разъяснять их в логической последовательности.

- 90 баллов - студент глубоко понимает пройденный материал, отвечает четко и всесторонне, умеет оценивать факты, самостоятельно рассуждает, отличается способностью обосновывать выводы и разъяснять их в логической последовательности, но допускает отдельные неточности.

- 80 баллов - студент глубоко понимает пройденный материал, отвечает четко и всесторонне, умеет оценивать факты, самостоятельно рассуждает, отличается способностью обосновывать выводы и разъяснять их в логической последовательности, но допускает некоторые ошибки общего характера.

- 70 баллов - студент хорошо понимает пройденный материал, но не может теоретически обосновывать некоторые выводы.

- 60 баллов – студент отвечает в основном правильно, но чувствуется механическое заучивание материала.

- 50 баллов – в ответе студента имеются существенные недостатки, материал охвачен «половинчато», в рассуждениях допускаются ошибки.

- 40 баллов – ответ студента правилен лишь частично, при разъяснении материала допускаются серьезные ошибки.

- 20-30 баллов - студент имеет общее представление о теме, но не умеет логически обосновать свои мысли.

- 10 баллов - студент имеет лишь частичное представление о теме.

- 0 баллов – нет ответа.

Контрольные вопросы.

1. Что такое квантовая электроника.

2. Что такое оптоэлектроника.

3. Каков диапазон спектра оптического излучения.

4. Какой свет называют плоскополяризованным.

5. Что такое статистический вес уровня.

6. Что такое населенность уровня.

7. Какие переходы принято называть оптическими.

8. Как вы понимаете спонтанный квантовый переход.

9. Как вы понимаете вынужденный квантовый переход.

10. Что такое вероятность спонтанного испускания и как ее выразить.

11. Что такое вероятность вынужденного испускания и как ее выразить.

12. Почему вынужденное излучение является когерентным.

13. Что такое разрешенные и запрещенные квантовые переходы.

14. Что такое населенность энергетического уровня.

15. Что такое время жизни энергетического уровня.

16. Какова связь между коэффициентами Эйнштейна для вынужденного поглощения и вынужденного испускания.

17. Выразите закон затухания мощности спонтанного излучения.

18. Какие параметры характеризуют оптические свойства вещества.

19. Что выражает закон Бугера-Ламберта.

20. Что такое спектр оптического поглощения вещества.

21. Что определяет действительная часть комплексного показателя преломления.

22. Что характеризует мнимая часть комплексного показателя преломления.

23. Что выражает соотношение Крамерса-Кронига.

24. Какое состояние вещества называют инверсией населенности.

25. Какой процесс называют оптической накачкой.

26. Что собой представляет активная квантовая среда.

27. Перечислите наиболее распространенные методы накачки.

28. Как вы представляете отрицательную температуру в квантовой системе.

29. Почему в двухуровневой схеме в стационарных условиях нельзя достичь инверсной населенности, использую оптическую накачку.

30. Какой метод накачки позволяет в двухуровневой схеме достичь инверсной населенности.

31. Что такое пороговая плотность накачки по инверсии.

32. Какие системы наиболее выгодны для создания инверсной населенности в трехуровневых системах.

33. Опишите процессы инверсии населенности и генерации в трехуровневой схеме работы квантового усилителя.

34. Опишите процессы инверсии населенности и генерации в четырехуровневой схеме работы квантового усилителя.

35. Как можно усилитель излучения превратить в генератор.

36. Что такое лазер.

37. Какие три обязательных структурных элемента содержит блок-схема любого лазера.

38. По каким признакам проводится в основном классификация существующих лазеров.

39. Как осуществляется положительная обратная связь в лазере.

40. Что такое мода лазера.

41. Какую функцию выполняет лазерный резонатор.

42. Какой резонатор называют оптическим резонатором.

43. Какой оптический резонатор называют устойчивым, неустойчивым.

44. Какой оптический резонатор называют открытым.

45. Что такое когерентность лазерного излучения.

46. Что такое направленность лазерного излучения.

47. Что такое монохроматичность лазерного излучения.

48. Как определяется размер пучка лазерного излучения.

49. Как определяется расходимость лазерного излучения.

50. Что такое диаграмма направленности лазерного излучения.

51. Перечислите основные виды потерь энергии в оптических резонаторах.

52. Что такое добротность лазерного резонатора.

53. Что такое твердотельный лазер.

54. Что такое ионный лазер.

55. Что такое молекулярный лазер.

56. Что такое химический лазер.

57. Что такое газовый лазер.

58. Что такое полупроводниковый лазер.

59. Что представляет собой лазер на свободных электронах.

60. Что такое инжекционный лазер и как он устроен.

61. Какие лазеры на парах металла вы знаете.

62. Что такое гетеролазер и как он устроен.

63. Какие типы жидкостных лазеров вы знаете.

64. Что такое волновод.

65. Что такое групповая и фазовая скорости распространения сигнала.

66. Как происходит канализация электромагнитной волны в плоском волноводе.

67. Что такое активные волноводы.

68. Что такое волоконный световод.

69. Как получить волоконный световод.

70. Перечислите свойства волоконного световода.

иКвантовая и оптическая электроника

Тест 1