Экспериментальные методы фотоники

Магистратура 2024/2025

Статус: Курс обязательный (Прикладная электроника и фотоника)

Направление: 11.04.04. Электроника и наноэлектроника

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Гайдученко Игорь Андреевич

Прогр. обучения: Прикладная электроника и фотоника

Язык: русский

Кредиты: 6

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Фотоника - дисциплина, занимающаяся фундаментальными и прикладными аспектами работы с оптическими сигналами, а также созданием на их базе устройств различного назначения. Фотоника по сути является аналогом электроники, использующим вместо электронов кванты электромагнитного поля — фотоны. То есть, она занимается фотонными технологиями обработки сигналов, что связано с существенно меньшими энергопотерями, а значит имеет бо́льшую возможность миниатюризации. Фотоника охватывает широкий спектр оптических, электрооптических и оптоэлектронных устройств и их разнообразных применений. Области исследований фотоники включают волоконную и интегральную оптику, в том числе нелинейную оптику, физику и технологию полупроводниковых соединений, полупроводниковые лазеры, оптоэлектронные устройства, высокоскоростные электронные устройства. Курс направлен на развитие у магистрантов профессиональных компетенций и навыков самостоятельной исследовательской работы в области фотоники. В рамках курса даются основы теоретического описания свойств света на классическом и квантовом уровне, модельное описание основных эффектов взаимодействия света с веществом, экспериментальная база фотоники и фотонных компонент, методы управления светом, и применения фотоники, включая современные квантовые направления, такие как квантовая коммуникация. На практических занятиях студенты знакомятся с компонентной базой фотоники и экспериментально изучают основные фотонные эффекты, что дополняет теоретическое понимание основных концепций. Кроме того, студенты осваивают работу с современными приборами, такими как сверхпроводниковый детектор одиночных фотонов, и учатся их использовать в конкретных задачах. С помощью методов компьютерной алгебры демонстрируется модельное описание наблюдаемых эффектов и проводятся численные расчеты. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде учета активности студентов в ходе проведения практических занятий и экзамена. Для прохождения курса нужно знание основных законов классической и современной физики; владение простейшими методами решения физических задач и навыками работы с измерительными приборами на уровне бакалавриата МИЭМ.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Экспериментальные методы фотоники» являются развитие у магистрантов профессиональных компетенций и навыков самостоятельной исследовательской работы в современных областях фотоники.

Планируемые результаты обучения

Владеет: методикой анализа и использования устройств и компонентов фотоники; навыками освоения большого объема информации.
Знает: основные направления создания приборов и устройств фотоники на основе новых материалов; основные понятия квантовой механики; устройство и принцип работы различных оптических элементов, используемых для генерации, регистрации и преобразования излучения; теоретические основы нелинейной оптики, кристаллооптики, волоконной и интегральной оптики.
Умеет: делать правильные выводы из сопоставления результатов теории и эксперимента; использовать полученные знания для описания конкретных схем использования приборов квантовой фотоники. Умеет пользоваться своими знаниями для решения фундаментальных и прикладных задач; представлять полученные знания о свойствах приборов и устройств фотоники в научном докладе; представлять полученные знания о компонентах фотоники в научных обсуждениях.