We use cookies in order to improve the quality and usability of the HSE website. More information about the use of cookies is available here, and the regulations on processing personal data can be found here. By continuing to use the site, you hereby confirm that you have been informed of the use of cookies by the HSE website and agree with our rules for processing personal data. You may disable cookies in your browser settings.

  • A
  • A
  • A
  • ABC
  • ABC
  • ABC
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Regular version of the site

Fundamentals of Nanophotonics

2024/2025
Academic Year
RUS
Instruction in Russian
12
ECTS credits
Delivered at:
Joint Department of Quantum Optics and Nanophotonics with the Institute for Spectroscopy (RAS)
Course type:
Compulsory course
When:
1 year, 1-4 module

Instructor


Melentiev, Pavel N.

Программа дисциплины

Аннотация

Курс “Основы нанофотоники” посвящен изложению основ современной физики и оптики наноразмерных систем. Курс носит междисциплинарный характер и начинается с краткого изложения основных положений классической электродинамики и основ квантовой теории. Лекции включают знакомство с такими фундаментальными для нанооптики и нанофотоники понятиями и явлениями, как ближнее оптическое поле и эванесцентные волны, размерное квантование, эффект Парселла, поверхностный и локализованный плазмонный резонанс и др. Даются знания об оптических свойствах и возможных применениях таких важных для нанофизики и нанотехнологий объектов, как точечные квантовые излучатели и нанозонды (одиночные флуоресцентные молекулы, полупроводниковые квантовые точки, металлические наночастицы, NV-центры в алмазе и др.), нанокристаллы (в том числе апконвертирующие нанофосфоры), фотонные кристаллы, микрорезонаторы и многие др. Подробно излагаются принципы методов современной оптической микроскопии сверхвысокого пространственного разрешения, рассматриваются основы спектроскопии одиночных молекул при низких и высоких температурах и её применения. Подробно рассматриваются экспериментальные методы, широко используемые для диагностики нанообъектов: электронный, ионный, туннельный, атомно-силовой и другие микроскопы. Одними из направлений, которые изучаются более подробно, являются наноплазмоника и нанофотоника, включая изучение оптических явлений линейной и нелинейной оптики с участием лазерного излучения. Курс ориентирован в основном на подготовку физиков исследователей в области нанофотоники и смежных областей, а также преподавателей высшей школы.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • - формирование понимания физических закономерностей явлений, возникающих в процессах взаимодействия оптического излучения с веществом на нанометровой шкале;
  • - формирование понимания основных явлений квантовой механики и квантовой оптики и их связь с оптикой наноразмерных систем;
  • - формирование понимания основных приёмов изучения физических явлений и процессов в различных нанообъектах и наносистемах, включая объекты и системы биологической природы, с применением оптических и спектральных методов.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • знает разницу оптической микроскопии в ближнем и дальнем поле
  • знает свойства фотонных кристаллов и оптических микрорезонаторов
  • умеет оценить степень локализации плазмонных возбуждений
  • Знать основные принципы теории взаимодействия электромагнитного излучения с веществом на наноуровне. Владеть современными методами расчетов эффектов взаимодействия электромагнитного излучения с веществом на наноуровне. Усвоить основные методы и подходы применяемые для решения задач современной нанооптики и нанофотоники, в том числе для целей практики.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Введение в нанофотонику.
  • Основные понятия классической электродинамики, включая электродинамику сплошных сред.
  • Оптическая микроскопия в ближнем и дальнем поле
  • Плазмоны в металлах. Плазмонный резонанс. Поверхностные плазмоны. Локализованные плазмонные возбуждения.
  • Фотонные кристаллы и оптические микрорезонаторы
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Экзамен 2 модуль
  • неблокирующий Экзамен 4 модуль
  • неблокирующий Контрольная работа
  • неблокирующий Контрольная работа
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • 2024/2025 2nd module
    0.5 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен 2 модуль
  • 2024/2025 4th module
    0.5 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен 4 модуль
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Klimov, V. I. (2004). Semiconductor and Metal Nanocrystals : Synthesis and Electronic and Optical Properties. New York: CRC Press. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=111944
  • Наноплазмоника, Климов, В. В., 2009
  • Основы нанооптики, Новотный, Л., 2009

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Makarov, D. E. (2015). Single Molecule Science : Physical Principles and Models. Boca Raton, FL: CRC Press. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=996978

Авторы

  • Летохова Анастасия Владиленовна
  • Мелентьев Павел Николаевич