ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
|
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики
(технический университет)» в г. Дубна Московской области
|
Утверждаю:
Ректор МИРЭА
______________ А.С. Сигов
«___» _________ 200__ Г.
|
|
Согласовано:
Председатель учебно-методической комиссии по специальности
_______________ И.Н. Мешков
«___» _________ 200__ г.
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Дисциплина
«Квантовая электроника»
Специальность 140306 (200600)
«Электроника и автоматика физических установок »
форма обучения —очная.
Составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, регистрационный номер 150 тех/дс, утвержден 17 марта 2000 года, направление подготовки дипломированного специалиста 140300 «Ядерные физика и технологии» и Учебного плана МИРЭА по специальности 140306 (200600) «Электроника и автоматика физических установок», форма обучения - очная, № - ПД-140306, утвержден 16 ноября 2005 года.
Учебный процесс по дисциплине реализует кафедра
Электроники физических установок филиала МИРЭА в г.Дубна
в 9 семестре 5 курса обучения.
Объем учебной нагрузки и виды отчетности по семестрам:
Сем.
|
ВСЕГО
|
Лекции
|
Лаб.Р.
|
Пр.Раб.
|
СРС
|
Контр.
|
Курс.Р.
|
Зач.
|
Экз.
|
9
|
110
|
34
|
17
|
17
|
42
|
1
|
нет
|
Нет
|
1
|
Москва, 2007 г.
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1. Цель изучения дисциплины.
Получение:
представления о физических основах работы лазеров.
знания об устройстве и принципах работы различных типов лазеров.
умения производить расчет и оценку параметров лазеров.
опыта использования, применения лазеров в науке и технике.
1.2. Задачи изучения дисциплины.
(Какие средства и приемы используются, в рамках выделенного на дисциплину времени, для достижения поставленной цели).
1.3. Перечень дисциплин и разделов, знание которых требуется для изучения данной дисциплины:
Общая физика: Оптика, электродинамика, молекулярная физика, атомная физика
Химия
Электроника
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Наименование тем, их содержание
2.1.1 История возникновения квантовой электроники. Принцип действия квантовых усилителей и генераторов: История возникновения квантовой электроники. Квантовая природа света, индуцированное излучение, бозоны. Эйнштейн, Дирак. Первый мазер, радио и оптика. Радиоспектроскопия. Таунс, Прохоров, Басов. Метод трех уровней. Предложение открытого резонатора. Первые лазеры. Принцип действия квантовых усилителей и генераторов. Стимулированное излучение. Спонтанное и вынужденное излучение. Коэффициенты Эйнштейна. Дипольные переходы. Правила отбора. Понятие активной среды. Способы получения инверсной заселенности. Поляризация и синхронизация вынужденного излучения.
2.1.2. Ширина линии квантовых переходов. Монохроматичность и когерентность (общие сведения). Соотношение неопределенностей энергия – время, естественное время жизни, ширина спектра спонтанного излучения. Лоренцева форма линии. Вероятность индуцированных переходов при монохроматическом излучении. Однородное и не однородное уширения. Гауссова форма линии при доплеровском уширении.
2.1.3. Усиление. Поглощение и усиление. Активная среда. Сечение поглощения. Эффект насыщения. Плотность потока энергии насыщающего излучения. Импульсный режим, энергия насыщения.
2.1.4. Генерация. Усиление и генерация. Полоса пропускания усилителя бегущей волны. Шум квантового усилителя. Максимальная выходная мощность. Импульсный режим, максимальная выходная энергия, изменение формы импульса при нелинейном усилении.
2.1.5. Открытые резонаторы. Открытый резонатор, его добротность. Регенерация резонатора при усилении. Проходной резонаторный усилитель. Отражательный усилитель. Условия самовозбуждения. Условия резонанса. Частота генерации. Максимальная выходная мощность.
2.1.6. Гауссовы пучки. Конфокальный резонатор. Распределение поля. Гауссовы пучки. Размер пятна. Расходимость излучения. Радиус кривизны волнового фронта. Преобразование гауссовых пучков линзой. Согласование мод резонаторов. Фокусирование гауссовых пучков. Продольные и поперечные размеры фокальной области.
2.1.7. Устойчивость резонаторов. Устойчивость линзовых световодов. Световод с одинаковыми линзами. Световод с чередующимися линзами двух различных фокусных расстояний. Условие устойчивости, диаграмма устойчивости. Эквивалентность линзового световода и открытого резонатора. Типы устойчивых резонаторов. Селекция поперечных мод диафрагмой.
2.1.8. Синхротронное излучение. Лазеры на свободных электронах.
2.1.9. Обзор лазеров. Газовые лазеры. Ионные лазеры. СО2-лазеры. Химические лазеры. Полупроводниковые лазеры.
Распределение времени по темам дисциплины
№ темы
|
Отводимое время
|
Очное отделение
|
Очно-заочное и заочное отделение
|
Часов
|
№ недели
|
№ семестра
|
Часов
|
№ недели
|
№ семестра
|
2.1.1
|
4
|
1, 2
|
9
|
|
|
|
2.1.2.
|
2
|
3
|
9
|
|
|
|
2.1.3
|
2
|
4
|
9
|
|
|
|
2.1.4
|
2
|
5
|
9
|
|
|
|
2.1.5
|
4
|
6, 7
|
9
|
|
|
|
2.1.6
|
4
|
8, 9
|
9
|
|
|
|
2.1.7
|
4
|
10, 11
|
9
|
|
|
|
2.1.8
|
6
|
12-14
|
9
|
|
|
|
2.1.9
|
6
|
15-17
|
9
|
|
|
|
Всего часов
|
34
|
|
|
|
|
|
2.2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
№п.
п.
|
Наименование лабораторных работ
|
Время проведения
|
Очное отделение
|
Очно-заочное и заочное отд.
|
Час.
|
№ недели
|
№ семестра
|
Час
|
№ недели
|
№ семестра
|
1.
|
Изучение поляризации света
|
4
|
10
|
9
|
|
|
|
2.
|
Измерение энергии лазерного излучения
|
4
|
11
|
9
|
|
|
|
3.
|
Лазерная спектроскопия
|
5
|
12
|
9
|
|
|
|
4.
|
Фотоприемные устройства оптоволоконной связи
|
4
|
13
|
9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВСЕГО (часов) 17
|
2.3. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
№п.
п.
|
Темы практических занятий
|
Время проведения
|
Очное отделение
|
Очно-заочное и заочное отд.
|
Час.
|
№ недели
|
№ семестра
|
Час
|
№ недели
|
№ семестра
|
1.
|
Принцип работы лазера, схемы накачки
|
2
|
1, 2
|
9
|
|
|
|
2.
|
Взаимодействие излучения с веществом
|
4
|
3-6
|
9
|
|
|
|
3.
|
Процессы накачки
|
2
|
7, 8
|
9
|
|
|
|
4.
|
Пассивные оптические резонаторы
|
2
|
9, 10
|
9
|
|
|
|
5.
|
Непрерывный и нестационарный режимы работы лазеров
|
2
|
11, 12
|
9
|
|
|
|
6.
|
Свойства лазерных пучков
|
2
|
13, 14
|
9
|
|
|
|
7.
|
Типы лазеров
|
3
|
15-17
|
9
|
|
|
|
ВСЕГО (часов) 17
|
2.4. ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ РАБОТ И ПРОЕКТОВ
…………………………………………………………….
…………………………………………………………..
…………………………………………………………….
2.5. ТЕМАТИКА И ФОРМЫ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ С ПРЕПОДАВАТЕЛЯМИ
Участие в научных экспериментах с использованием лазерной техники.
Проведение индивидуальных углубленных занятий по изучению определенных типов лазеров.
2.6. ТЕМЫ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ СТУДЕНТОВ
Семестровое домашнее задание.
Реферат по выбранному типу лазера (He-Ne-лазер, полупроводниковый лазер, химические лазеры, неодимовые лазеры, лазеры на красителях, фотодиссоциационный лазер, лазер на свободных электронах, водородный лазер
3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
3.1. Основная литература
Н.В.Карлов, Лекции по квантовой электронике, М.: Наука, 1988
И.И. Пахомов, Оптико-электронные квантовые приборы, М.: Радио и связь, 1982
3.2. Дополнительная литература
В.С. Голубев, Физические основы технологических лазеров, М.: Высшая школа, 1987
3.3. Пособия и методические указания
Рабочую программу составил С.Л.Яковенко
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры "Электроника физических установок"
" ___ " _________________ 2007 г.
Заведующий кафедрой
И.Н. Мешков |
