Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 27. 03 «Квантовая электроника» по физико-математическим и техническим наукам

Скачать 93.82 Kb.

Название	Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 27. 03 «Квантовая электроника» по физико-математическим и техническим наукам
Дата публикации	29.07.2014
Размер	93.82 Kb.
Тип	Программа

100-bal.ru > Физика > Программа

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора ИПЛИТ РАН

по научной работе

___________________ В.Д. Дубров

«____»_______________ 2012 г.

ПРОГРАММА

кандидатского экзамена по специальности

05.27.03 - «Квантовая электроника»

по физико-математическим и техническим наукам

Введение

В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: электродинамика; квантовая механика; физическая оптика; физика твердого тела; физика полупроводников и диэлектриков; квантовая электроника; оптоэлектроника; лазерная техника.

Программа составлена на основе Программы-минимума кандидатского экзамена по специальности 05.27.03 «Квантовая электроника» по физико-математическим и техническим наукам, разработанной экспертным советом по электронике, измерительной технике, радиотехнике и связи Высшей аттестационной комиссии Минобразования России при участии Федерального государственного предприятия НИИ «Полюс» имени М.Ф. Стельмаха и Московского физико-технического института (государственного университета) и утвержденной приказом Минобрнауки России от 8 октября 2007 г. № 274, и рабочих программ дисциплин «Мощные технологические лазеры» и «Лазерные технологии в промышленности и медицине: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок», разработанных Институтом проблем лазерных и информационных технологий Российской академии наук.

1. Предмет квантовой электроники

Предмет и краткая история развития квантовой электроники. Вклад отечественных ученых в разработку фундаментальных основ и принципов устройств квантовой электроники. Влияние квантовой электроники на развитие науки, техники и технологии.

2. Физические основы квантовой электроники

Оптические и безызлучательные переходы в квантовых системах. Спонтанное и вынужденное излучения. Энергетические состояния и квантовые переходы в атомных системах: атомные, молекулярные и ионные газы, ионы, центры окраски и красители в диэлектрических средах, оптические переходы в полупроводниках. Ширина и форма спектральных линий. Механизмы однородного и неоднородного уширения линий в газах и твердых телах, времена поперечной и продольной релаксаций. Инверсия населенностей энергетических состояний. Коэффициент усиления лазерной среды. Принципы создания инверсной населенности. Насыщение, поглощение и усиление света. Искажения контуров спектральных линий, эффект «выжигания дыр» в неоднородно уширенных линиях.

3. Квантовые усилители и генераторы (мазеры, лазеры)

Мазер на пучке молекул аммиака. Квантовый парамагнитный усилитель СВЧ.

Газовые лазеры: газоразрядные (атомные, ионные, молекулярные, на парах металлов), фотодиссоционные, химические, газодинамические, электроионизационные, эксимерные. Особенности кольцевых газовых лазеров.

Лазеры на твердых активных средах – стеклах, кристаллах, активированных волоконных материалах. Лазеры на кристаллах семейства гранатов с неодимом.

Полупроводниковые инжекционные лазеры, лазеры на гетероструктурах, лазеры на квантово-размерных структурах.

Лазерные усилители (бегущей волны, многопроходовые).

Преобразователи частоты излучения и перестраиваемые лазеры: генераторы оптических гармоник, суммарных и разностных частот; лазеры на растворах органических соединений (красителей); комбинационные преобразователи и лазеры (на ВКР); параметрические усилители и генераторы света; перестраиваемые полупроводниковые лазеры; лазеры на F-центрах. Лазеры на свободных электронах.

4. Резонаторы

Объемные резонаторы СВЧ. Оптические резонаторы; основные типы открытых резонаторов: плоскопараллельные, конфокальные, устойчивые, неустойчивые, кольцевые. Типы колебаний, собственные частоты, добротность оптических резонаторов. Методы селекций продольных и поперечных типов колебаний. Пространственные и угловые характеристики излучения лазеров.

5. Динамика излучения лазеров

Активные среды с однородно-уширенной линией, кинетические уравнения, уравнения переноса. Анализ кинетики одномодового генератора. Взаимодействие различных типов колебаний. Роль насыщения и неоднородности накачки. Конкуренция мод, многомодовый режим. Пички в лазерах. Динамика полупроводниковых лазеров и газовых лазеров с допплеровской линией. Шумы излучения. Методы стабилизации интенсивности и частоты излучения лазеров.

6. Генерация коротких и сверхкоротких импульсов и методы управления параметрами излучения лазеров

Модуляция добротности. Время нарастания и длительность импульса генерации. Электрооптические, магнитооптические, оптико-механические, акустооптические и другие модуляторы добротности. Просветляющиеся фильтры. Генерация серии импульсов. Метод синхронизации мод, полоса синхронизации и параметры импульсов. Управление параметрами импульсов, схемы модуляции добротности. Методы генерации сверхкоротких (фемтосекундных) импульсов света.

7. Основные нелинейные эффекты в различных средах
и их применение

Преобразование частоты лазерного излучения, генерация гармоник и комбинационных частот, параметрическое усиление и параметрическая генерация света. Вынужденные рассеяния: Мандельштама-Бриллюена (ВРМБ), комбинационное (рамановское, ВКР), Рэлеевское. Самофокусировка. Оптический пробой в газах и твердых телах. Оптическая прочность (поверхностная и объемная) элементов лазера. Обращение волнового фронта методами нелинейной оптики. Активная спектроскопия комбинационного рассеяния.

8. Основные лазерные параметры и методы их измерения

Мощность (непрерывная, импульсная, средняя) лазерного излучения, энергия импульса излучения. Распределение излучения в ближней и дальней зонах, угловая расходимость. Когерентность (пространственная, временная). Поляризация, спектр мод резонатора (продольные и поперечные моды). Стабильность (кратковременная и долговременная, амплитудная и частотная). Шумы излучения, параметры модуляции лазеров. Методы измерения перечисленных параметров лазерного излучения.

9. Устройства для управления параметрами лазерного излучения

Лазерные затворы. Дефлекторы и модуляторы лазерного излучения. Ячейки Керра, Поккельса, Фарадея, акустооптические. Принцип работы, методы расчета, синхронизация внешним сигналом. Пространственно-временные модуляторы света. Адаптивные зеркала. Оптические, в т.ч. управляемые фильтры.

10. Источники накачки и питания лазеров различных типов

Источники питания твердотельных лазеров. Импульсные и непрерывные лампы накачки (типы, предельные и типовые мощности, методы поджига); разрядники (вакуумные, высокого давления, воздушные); методы управления и синхронизации. Источники питания газоразрядных лазеров. Методы предионизации. Электроионизационный метод (принцип, требования к электронному пучку, системе питания). Электроразрядные сильноточные источники накачки (принцип работы, условия применяемости). ВЧ-накачка газовых лазеров. Особенности источников питания инжекционных полупроводниковых лазеров. Накачка твердотельных лазеров световыми и лазерными полупроводниковыми диодами.

11. Основы технологии лазерных материалов

Методы получения и обработки активных лазерных стекол и кристаллов. Методы выращивания и обработки нелинейно-оптических, электрооптических и акустооптических кристаллов. Технологические принципы создания сложных полупроводниковых и оптических структур (методы вакуумного напыления, эпитаксии, ионной имплантации и др.). Методы очистки газовых активных сред.

12. Принципы конструкции лазеров

Выбор оптической схемы, типа резонатора, оптических развязок, материалов (пропускание, однородность, оптическая плотность, точность обработки), элементов управления. Выбор источников накачки и параметров системы питания. Обеспечение вибро- и удароустойчивости. Конструктивные принципы стабилизации основных параметров и обеспечения работы лазера в широком диапазоне температур. Системы теплоотвода и охлаждения активных элементов.

13. Основные применения приборов квантовой электроники
в науке и технике

Оптические методы записи, воспроизведения, хранения и обработки информации. Оптическая, в т.ч. волоконная, связь. Оптическая локация и лазерная дальнометрия. Лазерная технология и обработка материалов. Дистанционное зондирование окружающей среды. Лазерная медицина. Голография, интерферометрия. Спектроскопия. Лазерная гироскопия. Стандарты частоты. Управляемый лазерный термоядерный синтез. Лазерная химия. Метрология, измерительная техника.

14. Современное состояние и актуальные проблемы лазерных технологий

Развитие лазеров и лазерных технологий в России. Фундаментальные основы и энергетическая эффективность лазерных технологий. Проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок лазерных технологий. Состояние и прогноз развития лазерных технологий.
15. Лазерные технологии обработки материалов: фундаментальные основы, методы, оборудование

Поверхностная лазерная обработка металлов и сплавов: термообработка, наплавка, легирование, напыление. Лазерная обработка неметаллических материалов. Лазерная сварка металлов. Основы лазерного термоупрочнения сплавов. Лазерная резка металлов.
16. Лазерно-информационные технологии в науке и технике

Многоканальные волноводные СО₂ лазеры для медицины. Лазерная химия. Сверхкритические флюидные технологии. Лазерные технологии быстрого прототипирования. Лазерная диагностика в промышленности, медицине и экологии. Лазерное медицинское оборудование.

Основная литература

Siegman A.E. LASERS. Stanford University. University Science Books Mill Valley, California 1986, 1285 p.
Херман Й., Вильгельм Б. Лазеры сверхкоротких световых импульсов. М.: Мир, 1986.
Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. М.: Наука, Глав. ред. физ.-мат. лит., 1988.
Физика полупроводниковых лазеров / Под ред. X. Тукумы. М.: Мир, 1989.
Звелто О. Принципы лазеров. М.: Мир, 1990. / O. Svelto. Principles of lasers. 4th ed. Plenum Pub. Co., New York, 1998, 604 p.
Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и лазерные пучки. М.: Наука, 1990.
Технологические лазеры: Справочник: В 2-х т. / Под ред. Г.А. Абильсиитова. М., Машиностроение, 1991.
Коротеев Н.И., Шумай И.Л. Физика мощного лазерного излучения. М: Наука, 1991.
Зверев Г.М., Голяев Ю.Д. Лазеры на кристаллах и их применение. М.: Радио и связь, 1994.
Быков В.П., Силичев О.О. Лазерные резонаторы, М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004 г., 320 с.
Тарасов Л.В. Физические основы квантовой электроники: оптический диапазон. М.: URSS, 2010.
Шен И.Р. Принципы нелинейной оптики. М.: Наука, 1989.
Тарасов Л.В. Физика лазера. М: URSS, 2011.
Ready John F. Handbook of Laser Material Processing. Laser Institute of America. Magnolia Publishing, Inc. 2001, 715 p.
Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. М.: Изд. МГТУ им.Н.Э.Баумана 2008, 664 с.
Промышленное применение лазеров: Пер. с англ. / Ред. Кебнера Г. М: Машиностроение, 1988.
Современные лазерно-информационные и лазерные технологии: сб. трудов ИПЛИТ РАН. / Под ред. В.Я. Панченко, B.C. Голубева. М.: Интерконтакт Наука. 2005.
Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок / Под ред. В.Я. Панченко. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009.
Глубокое каналирование и филаментация мощного лазерного излучения в веществе / Под ред. В.Я. Панченко. М.: Интерконтакт Наука. 2009.
Григорьянц А.Г., Васильцов В.В., Низьев В.Г. Основы лазерной селективной технологии: Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.
Васильцов В.В., Низьев В.Г. Лазерные системы для проведения операций по трансмиокардиальной реваскуляризации миокарда: Учеб. пособие. М.: Изд-во MГТУ им. Н.Э. Баумана. 2002.

Дополнительная литература

Ярив А. Введение в оптическую электронику. М.: Высшая школа, 1983.
Лазеры на алюмоиттриевом гранате с неодимом /Под ред. Зверева Г.М. М.: Радио и связь, 1985.
Инжекционные лазеры и их применение / Под ред. Глисеева П.Г. М.: Наука, 1992.
Измерение параметров и характеристик лазерного излучения: термины, определения. М.: Издательство стандартов, 1988.
Измерение параметров приемников оптического излучения. М.: Радио и связь, 1983.
Пихтин А.Н. Оптическая и квантовая электроника. Учебник. М.: Высш. шк., 2001.
Тарасов Л.В. Четырнадцать лекций о лазерах. М.: URSS, 2011.
Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 1. Физические основы технологических лазеров: Учеб. пособие для вузов / B.C. Голубев, Ф.В. Лебедев; Под ред. А.Г. Григорьянца. М: Высш. шк., 1987.
Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 2. Инженерные основы создания технологических лазеров: Учеб. пособие для вузов / B.C. Голубев, Ф.В. Лебедев; Под ред. А.Г. Григорьянца. М.: Высш. шк., 1988.
Справочник по лазерам. В 2 т. / Под ред. A.M. Прохорова. М.: Сов. радио, 1978.
Исламов Р.Ш. Нелинейная оптика: Учеб. пособ. М.: Изд-во МИИГАиК. 2008.
Измерение энергетических параметров и характеристик лазерного излучения / Под ред. А.Ф. Котюка. М.: Радио и связь, 1981.
Измерение параметров и характеристик лазерного излучения: термины, определения. М.: Издательство стандартов, 1988.
Пути ученого. Е.П. Велихов. Под общей редакцией академика РАН В.П. Смирнова. М.: РНЦ «Курчатовский институт», 2007.
Лазерная инженерия хряща / Под ред. Баграташвили В.П.. Соболя Э.Н. Шехтера А.Б. М.: Физматлит, 2006.
Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. 2-е издание. М.: Физматлит, 2010.
Оптическая биомедицинская диагностика. Т. 1, 2. / Под ред. Тучина В.В. Пер. с англ. М.: Физматлит, 2007.
Karu T.I. Ten Lectures on Basic Science of Laser Phototherapy. Prima Books AB. Granges-berg (Sweden). 2007.
Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 3. Методы поверхностной лазерной обработки: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Григорьянц, А.П. Сафонов; Под ред. А.Г. Григорьянца. М.: Высш. шк., 1987.
Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 4. Лазерная обработка неметаллических материалов: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Григорьянц. А.А. Соколов; Под ред. Л.Г. Григорьянца. М.: Высш. шк., 1988.
Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 5. Лазерная сварка металлов: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Григорьянц. И.Н. Шиганов; Под ред. А.Г. Григорьянца. М.: Высш. шк., 1988.
Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 6. Основы лазерного термоупрочнения сплавов: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Григорьянц. А.Н. Сафонов; Под ред. А.Г. Григорьянца. М.: Высш. шк., 1988.
Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 7. Лазерная резка металлов: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Григорьянц, А.А. Соколов; Под ред. А.Г. Григорьянца. М.: Высш. шк., 1988.

СОГЛАСОВАНО:

Ученый секретарь ИПЛИТ РАН

д.ф.-м.н., профессор Ф.В. Лебедев

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 02. 00.... В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: "Катализ", "Кинетика химических реакций"		Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 02. 00.... Высшей аттестационной комиссии по химии (по неорганической химии) при участии Московского государственного университета им. М. В....
	Академии Естествознания «Современные наукоемкие технологии» Журнал публикует работы по: Физико-математическим наукам Химическим наукам Геолого-минералогическим наукам Техническим наукам		Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 02. 00.... Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии по химии (секция неорганической химии) при участии Московского...
	Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 01. 01.... Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение борисоглебского городского округа борисоглебская средняя общеобразовательная...		Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 02. 00.... Эос, физические методы исследования структуры и электронного строения эос, органические производные непереходных элементов, органические...
	Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 06. 01.... Особые разделы программы посвящены роли мелиорации в интенсификации сельского хозяйства, комплексным мелиорациям и природообустройству...		Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 26.... «Технология строительных процессов», «Технология возведения зданий и сооружений», «Организация строительства», «Строительные материалы»,...
	Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 10. 02.... Цель кандидатского экзамена по специальности 10. 02. 19 – теория языка состоит в проверке приобретенных аспирантами и соискателями...		Покоев Александр Владимирович, профессор, доктор физико-математических наук рабочая программа Физика конденсированного состояния по физико-математическим наукам, утвержденной приказом Министерства образования и науки РФ №274...
	Программа кандидатского экзамена по специальности Научная специальность Программа предназначена для подготовки к сдаче кандидатского экзамена по специальности «Теория и история права и государства; история...		Рабочая программа Дисциплина «Квантовая электроника» «Ядерные физика и технологии» и Учебного плана мирэа по специальности 140306 (200600) «Электроника и автоматика физических установок»,...
	Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности Методические указания разработаны кандидатом физико-математических наук, доцентом Нойкиным Ю. М		Программа кандидатского экзамена в аспирантуру по специальности Научная специальность Программа предназначена для подготовки к сдаче кандидатского экзамена по специальности «Конституционное право; муниципальное право»....
	Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 03. 00.... В основу настоящей программы положены следующие разделы: структура и функции белков; структура и биосинтез нуклеиновых кислот; структура...		Программа кандидатского экзамена по научной специальности 08. 00.... Программа предназначена для подготовки к сдаче кандидатского экзамена в Московском университете им. С. Ю. Витте по специальности...

Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 27. 03 «Квантовая электроника» по физико-математическим и техническим наукам

УТВЕРЖДАЮ

Похожие: