Программа дисциплины Квантовые и оптоэлектронные приборы для направления 654100 «Электроника и микроэлектроника»
Скачать 177.6 Kb.
|
| Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" Факультет электроники и телекоммуникаций МИЭМ НИУ ВШЭ Программа дисциплины Квантовые и оптоэлектронные приборы для направления 654100 «Электроника и микроэлектроника» специальности 200300 «Электронные приборы» подготовки специалиста Автор программы: Обрубов Олег Петрович, д.т.н., с.н.с., obrubov-op@mail.ru . Одобрена на заседании кафедры радиоэлектроники и телекоммуникаций «___»____________ 2013 г Зав. кафедрой Увайсов С.У. Рекомендована секцией УМС «___»____________ 2013г Председатель Утверждена УС факультета электроники и телекоммуникаций «___»___________2013 г. Ученый секретарь Москва, 2013 Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
Целью преподавания дисциплины является обеспечение подготовки студентов в области физических основ квантовой электроники и развивающихся на этой основе приборов и устройств оптического диапазона, а также элементной базы систем оптической связи. Основной задачей дисциплины является изучение принципов действия, характеристик, параметров и особенностей устройства важнейших узлов и элементов, используемых в оптических системах электронной техники. К их числу относятся квантовые генераторы и усилители, оптические модуляторы и дефлекторы, фотодиоды и фото-приемные устройства, приборы, основанные на использовании нелинейной и интегральной оптики, голографии, оптико-электронные системы управления пространственным и временным спектром излучения квантовых приборов. В результате изучения настоящей дисциплины студенты приобретут фундаментальные знания и практические навыки, необходимые для работы специалистов в области инфокоммуникационных технологий. 2. Место дисциплины в структуре ООП. Дисциплина «Оптоэлектронные и квантовые приборы и устройства» (ОЭ и КП и У) должна обеспечить базовую подготовку студентов с квалификационной характеристикой выпускника – специалист. Для изучения дисциплины ОЭ и КП и У требуется знание: движения заряженных частиц в электрических и магнитных полях, видов квантовых переходов, коэффициентов Эйнштейна, формулы Планка, эффектов Доплера, Зеемана, Штарка, соотношения неопределенностей Гейзенберга; физических основ полупроводниковой электроники, принципа действия электронно-дырочного перехода, принципа действия взаимосвязанных электронно-дырочных переходов; принципа электростатического управления током и принципов действия полупроводниковых приборов; длинных однородных линий, явления резонанса, колебательные контуры, условий генерации в автоколебательных системах; резонаторов, волноводов, периодических замедляющих систем). Общая трудоемкость дисциплины, изучаемой в 9 семестре, составляет 3 зачетные единицы. По дисциплине предусмотрены курсовая работа, зачет и экзамен. 3. Требования к результатам освоения дисциплины. Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: ОК-9, ПК-2, ПК-4, ПК-14. В результате изучения дисциплины студент должен знать: - основы квантовой механики и способы описания квантовомеханических систем, основы зонной теории твердого тела, особенности поглощения и усиления электромагнитного излучения веществом, физические эффекты в плазме, контактные явления и явление сверхпроводимости (ОК-9); - физические основы работы приборов квантовой электроники: виды квантовых переходов, коэффициенты Эйнштейна, механизм и условия усиления квантовых приборов, понятие ширины спектральной линии, источников оптического излучения, особенности открытых резонаторов и возникающих мод колебаний (ОК-9); - основы спектрометрии и магнитометрии, особенности квантовых приборов на использовании магнитного резонанса, устройство и характеристики спектрометров на основе ядерного магнитного и электронного парамагнитного резонансов (ОК-9); - особенности гетеропереходов, их преимущества по сравнению с гомопереходами, способы создания согласованных и псевдоморфных гетеропереходов, возможности зонной инженерии (ОК-9, ПК-14); - устройство, принципы действия и характеристики основных типов фото- и светодиодов, а также способы увеличения их быстродействия (ОК-9, ПК-14); - основы нелинейной и интегральной оптики, включая солитоны и голографию (ОК-9); уметь: - объяснять физические эффекты, используемые для осуществления работы оптоэлектронных и квантовых приборов и устройств, генерации, усиления, преобразования и модуляции оптических колебаний (ОК-9); - применять на практике известные методы исследования оптоэлектронных и квантовых приборов и устройств (ОК-9); - выполнять расчеты, связанные с выбором режимов работы и определением параметров оптоэлектронных и квантовых приборов и устройств (ПК-14); - проводить компьютерное моделирование и проектирование оптоэлектронных и квантовых приборов и устройств, а также иметь представление о методах компьютерной оптимизации таких устройств (ПК-2); - пользоваться справочными данными оптоэлектронных и квантовых приборов и устройств, при проектировании инфокоммуникационных систем и сетей связи, сопоставляя особенности используемых материалов и параметры приборов (ПК-14); владеть: - навыками чтения и изображения оптоэлектронных схем на основе современной элементной базы (ПК-14); - навыками составления эквивалентных схем узлов и модулей изучаемых оптоэлектронных и квантовых приборов и устройств (ОК-9); - навыками расчета, проектирования и компьютерного моделирования оптоэлектронных систем и сетей связи (ПК-2, ПК-14); - навыками работы с лабораторными макетами различных лазеров, модуляторов и дефлекторов, а также контрольно-измерительной аппаратурой (ПК-4). Процесс изучения дисциплины направлен также на формирование следующих общекультурных и общепрофессиональных компетенций выпускника, который: - использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-9); - имеет навыки самостоятельной работы на компьютере и в компьютерных сетях; готов и способен к компьютерному моделированию устройств, систем и процессов с использованием универсальных пакетов прикладных компьютерных программ (ПК-2); - знает метрологические принципы и владеет навыками инструментальных измерений, используемых в области инфокоммуникационных технологий и систем связи (ПК-4); - умеет проводить расчеты по проектированию сетей, сооружений и средств связи в соответствии с техническим заданием с использованием как стандартных методов, приемов и средств автоматизации проектирования, так и самостоятельно создаваемых оригинальных программ; умеет проводить технико-экономическое обоснование проектных расчетов с использованием современных подходов и методов (ПК-14). 4. Объем дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы.
5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины и видов занятий
Всего: 34 34 1. Введение. Важнейшие оптоэлектронные и квантовые приборы и устройства, их роль в инфокоммуникационных технологиях и системах связи. Задачи курса. 2. Физические основы квантовой электроники. Постулаты квантовой механики. Способы описания квантово-механических систем. Матрица плотности. 3. Зонная теория твердого тела. Энергетические уровни атомов и молекул. Расщепление уровней. Эффекты Зеемана и Штарка. Энергетические зоны в кристаллах. Диэлектрические и магнитные свойства вещества. Явления в плазме. 4. Физические основы взаимодействия квантовых систем с электромагнитным полем. Поглощение и усиление электромагнитного излучения веществом. Энергетический спектр состояний. Однофотонные и многофотонные квантовые переходы. Коэффициенты Эйнштейна и их физический смысл. Населенность энергетических уровней. Схемы создания инверсии населенностей. 5. Элементы и узлы лазерных устройств. Оптические резонаторы, их основные характеристики и параметры, задачи анализа и синтеза. Устройства связи мод. Модуляторы и дефлекторы. Оптические интегральные схемы. 6. Квантовые усилители и генераторы радиочастотного диапазона. Мазеры. Парамагнитные усилители бегущей волны. Пучковые генераторы на аммиаке и водороде. 7. Оптические квантовые генераторы (ОКГ) на газовой среде. Газоразрядные лазеры. Гелий-неоновый и аргоновый лазеры. Газо- и плазмодинамические лазеры. Лазер на оксиде углерода. Химические и электроионизационные лазеры. 8. Оптические квантовые генераторы на твердом теле. Устройство и конструкция, основные характеристики и параметры. Промышленные твердотельные лазеры : на рубине, на стеклах и гранатах, активированные неодимом. 9. Полупроводниковые оптические квантовые генераторы. Инжекционные лазеры. Устройство и конструкция, основные характеристики и параметры. Лазерные диоды и гетероструктуры. Лазерные электронно- лучевые трубки с продольной накачкой. Лазеры с оптической накачкой. 10. Жидкостные оптические квантовые генераторы. Лазеры на растворах органических и неорганических соединений. Устройство и конструкция, основные характеристики и параметры. Лазеры на красителях. 11. Лазерные усилители бегущей волны. Резонаторные усилители. Условия самовозбуждения и спектр излучения. Переходные процессы в лазерном генераторе. Генераторы с нестационарными параметрами. Лазерные умножители частоты. Параметрическое преобразование частоты. Лазеры на вынужденном комбинационном рассеянии и вынужденном рассеянии Мандельштама - Бриллюэна. 12. Основы применения оптоэлектронных и квантовых приборов в инфокоммуникационных технологиях и системах связи. Информационное применение лазеров. Голография. 13. Лазеры в измерительных системах 14. Лазеры в медицинской технике 5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами. Курс является завершающим по направлению подготовки.
6. Лабораторный практикум - нет
7.Практические занятия (семинары)
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература: 1. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника / под ред. Н.Д.Федорова. - М.: Радио и связь, 1998. – 560 с.: ил. 2. Пихтин А. Н. Оптическая и квантовая электроника: Учеб. для вузов. – М.: Высшая школа, 2001. – 573 с: ил. 3. Киселев Г.Л. Приборы квантовой электроники. - М: Высшая школа, 1980. – 237 с.: ил. 4. Тарасов Л.В. Физические основы квантовой электроники. - М.: Советское радио, 1976. – 368 с.: ил. 5. Байбородин Ю.В. Основы лазерной техники. - К.: Выща шк., 1988. – 383 с.: ил. б) дополнительная литература: 1. Андреев В.С., Елизаров А.А., Федоров Н.Д. Сборник описаний лабораторных работ «Оптоэлектронные и квантовые приборы». - М.: МТУСИ, 2004. - 46 с.: ил. 2. Ярив А. Введение в оптическую электронику. - М.: Высшая школа, 1983 – 398 с.: ил. 3. Справочник по лазерам / Под ред. А.М.Прохорова. В 2-х т. - М.: Советское радио, 1978. т.1 – 504 с.: ил., т.2 – 400 с.: ил. 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины Аудитория для проведения лекций и семинаров. 11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины Изучение дисциплины КиОЭП рассчитано на один семестр. Конспект лекций дисциплины содержит весь материал, необходимый для изучения. Материал конспекта состоит из разделов (см. п. 5.1.). После изучения каждого раздела конспекта лекций следует ответить на контрольные вопросы, позволяющие студенту оценить степень усвоения материала. Если ответы на вопросы показали, что какой-то вопрос не усвоен, рекомендуется вернуться к конспекту, а затем снова ответить на все вопросы для самопроверки рассматриваемого раздела. Выполнению практических занятий должно предшествовать изучение основных теоретических положений по конспекту лекций. Разработчик: профессор кафедры Радиоэлектроники и телекоммуникаций ____________________ О.П. Обрубов Эксперты: ______________________ __________________________ _______________________ (место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия) ______________________ __________________________ _______________________ (место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Программа дисциплины Квантовые и оптоэлектронные приборы для направления... Учебник для общеобразовательных учреждений – Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, рекомендован Министерством образования Российской Федерации,... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «материалы и элементы электронной техники» Дисциплина «материалы и элементы электронной техники» входит в цикл общепрофессиональных дисциплин направления 210100 «Электроника... |
 | Программа дисциплины Вакуумная и криогенная техника для специальности... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов специальности 210104. 65 «Микроэлектроника... | | 1 Общие положения Нормативные документы для разработки ооп впо по направлению подготовки 210100. 68 «Электроника и наноэлектроника»( магистерская программа... |
| Рабочая учебная программа дисциплины социология направление подготовки... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая вузом... Нормативные документы для разработки ооп бакалавриата по направлению подготовки 210100 Электроника и наноэлектроника |
| Программа дисциплины «Радиационная стойкость изделий электронной... Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Программа дисциплины «Методология инновационного инженерного проектирования»... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки магистра... |
| Программа дисциплины «Методология инновационного инженерного проектирования»... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки магистра... | | Программа дисциплины «Методология инновационного инженерного проектирования»... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки магистра... |
| Программа дисциплины «Методология инновационного инженерного проектирования»... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки магистра... | | Программа дисциплины «Жизненный цикл электронных средств» для направления... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и магистрантов, направления подготовки... |
| Программа дисциплины «Оборудование для получения тонкопленочных структур»... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки 11.... | | Рабочая программа учебной дисциплины «физические основы электроники» Цель дисциплины «физические основы электроники» направления подготовки бакалавра 200100. 62 электроника и наноэлектроника профиль... |
| Программа дисциплины «Лазерные информационные и управляющие си стемы»... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки специальности... | | Программа дисциплины «Оборудование для получения тонкопленочных структур»... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки 210100.... |
