Магистерская программа
| Вид материала | Программа |
- Рабочая программа дисциплины «Методы визуального и параллельного программирования», 102.66kb.
- И. М. Головных 2010 г. Учебный план Направление подготовки магистра: 28020068 (553500), 69.32kb.
- И. М. Головных 2009 г. Учебный план Направление подготовки магистра: 28020068 (553500), 70.63kb.
- Программа дисциплины История и методология управления проектами для направления 080200., 199.5kb.
- Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной и очно-заочной, 405.12kb.
- Программа дисциплины внутренний аудит для направления 080100. 68 «Экономика» подготовки, 319.46kb.
- Программа дисциплины информационные системы в экономике и финансах для направления, 208.51kb.
- Магистерская программа «Государственные и муниципальные финансы» Кафедра государственного, 867.91kb.
- Магистерская программа Прикладная экономика Кафедра магистерская диссертация роль лизинга, 822.73kb.
- Программа дисциплины Региональная экономическая политика для специальности 080507., 541.08kb.
ПРОГРАММА
спецсеминара "Актуальные вопросы лазерной физики и оптоэлектроники" для магистров 1 года обучения
темы по выбору, тематика постоянно дополняется и обновляется, литература дается отдельно для каждой темы)
1. Пикосекундные и фемтосекундные лазеры.
2. Рентгеновские лазеры.
3. Волоконная оптика: достижения и перспективы.
4. Новые активные среды твердотельных лазеров.
5. Широкозонные полупроводники и их применения в лазерах.
6. Дисплеи (плоские экраны).
7. Применение лазеров в полупроводниковой микротехнологии.
8. Полупроводниковые лазеры на квантоворазмерных структурах.
9. Светоиндуцированный дрейф и захват атомов.
10. Твердотельные лазеры с диодной накачкой.
11. Оптоволоконные лазеры и усилители.
12. Применение лазеров в промышленности и технологии.
13. Голографические запоминающие устройства.
14. Оптические нейрокомпьютеры.
15. Оптические параметрические генераторы света.
16. Адаптивная оптика.
17. Фотодинамическая терапия онкологических заболеваний.
18. Приповерхностная лазерная плазма.
19. Волоконно-оптические датчики и гироскопы.
20. Полупроводниковые лазеры с накачкой электронным пучком.
21. Нетрадиционные способы накачки лазеров.
22. Лазеры и измерения.
23. Пикосекундная оптоэлектроника.
24. Твердотельные перестраиваемые лазеры.
25. Преодоление дифракционного предела в оптике.
26. Лазерный термоядерный синтез.
27. Космические лазеры и мазеры.
28. Вещество в сверхсильном лазерном поле.
29. Нелинейные преобразования излучения лазеров в газах и парах металлов.
30. Новые системы дисковых ОЗУ со сверхплотной записью.
31. Волоконно-оптические линии связи с уплотнением по длинам волн.
32. Полупроводниковые лазеры с излучением в синей и фиолетовой области спектра.
33. Сверхмедленное и сверхсветовое распространение оптических импульсов.
34. Фотонные кристаллы.
35. Применения лазеров при расшифровке генома человека.
36. Когерентная фазовая микроскопия внутриклеточных процессов.
37. Спеклы и спекл-интерферометрия.
38. Бозе-Эйнштейновская конденсация (атомный лазер).
39. Фурье-спектроскопия.
40. Нелинейно-оптические взаимодействия света и вещества.
41. Современные мощные лазеры и их применения.
42. Лазеры на свободных электронах.
43. Химические лазеры.
44. Лазерно-плазменное ускорение электронов.
45. Оптическая бистабильность и оптический транзистор
46. Физика аэроионизации (люстры Чижевского)
47. Лазеры на димерах и галогенидах инертных газов
48. Лазерное управление молнией
49. Гамма-лазеры
50. Среды с отрицательным и нулевым коэффициентом преломления
51. Квантовые компьютеры и квантовая криптография
52. Фотонное эхо
53. Динамическая голография и проблема обращения волнового фронта.
54. Открытая оптическая связь.
55. Ионные лазеры на рекомбинирующей плазме.
56. Лазерное разделение изотопов.
57. Квантовая телепортация и криптография
59. Мощные мобильные лазеры (боевые лазеры)
60. Нанофотоника
61. Нанолитография
62. Молекулярные компьютеры
Составил профессор Латуш Е.Л.
Квантовая радиофизика - II
программа курса лекций для магистров 1 года обучения
Инверсия, Коэффициент усиления. Методы накачки и опустошения уровней в лазерах. Насыщение усиления ( /1/ - стр.21-28, /2/ - стр.7-15,
стр. 222 - 227 ).
Резонаторы для лазеров. Невозможность использовать закрытый резонатор. Открытые резонаторы.
Добротность и резонансные частоты открытого резонатора в приближении плоской волны, типа колебаний (моды) открытого резонатора. Резонансные частоты мод в резонаторе с плоскими зеркалами (приближение Шавлова - Таунса. /1/ - стр.63-68, /2/ - стр.98-119, /3/ - стр. 99 - 103).
Приближение геометрической оптики - аналогия между резонатором и линзовым волноводом, устойчивость резонаторов, диаграмма устойчивости, устойчивые и неустойчивые резонаторы. ( /1/ - стр.81-90,
/2/ - стр. 120 - 130 ).
Волновая теория резонаторов. Метод Фокса и Ли. Дифракционный интеграл Кирхгофа - Гюйгенса. Интегральное уравнение Фокса - Ли для
резонатора со сферическими зеркалами. Конфокальный резонатор - распределение амплитуд на зеркалах и резонансные частоты. Учет апертуры зеркал. Эквивалентные резонаторы. ( /2/ - стр.141-159 ).
Гауссовы пучки, определение, параметры пучка , R. Гауссовы пучки в свободном пространстве, зависимость амплитуды и параметров пучка от координат. Комплексные параметры гауссова пучка . Гауссовы пучки, как решение параболического уравнения, обобщение на моды высоких порядков. ( /2/ - стр. 162- 171 ). Преобразование и согласование гауссовых пучков ( свободное пространство, линза ). Закон АВСД. (/2/ - стр.171-182).
Гауссовы пучки а резонаторах , связь параметров резонатора и пучка. Фазовый сдвиг для гауссова пучка и спектр резонансных частот резонатора. ( /2/ - стр. 182 190 ).
Волноводные резонаторы, их преимущества. Тонкопленочные волноводы , распределенная обратная связь. Методы ввода и вывода излучения для тонкопленочного волновода. Пленочные РОС - лазеры
( /2/ - стр. 238 - 259 ).
Генерация: пороговые условия, число возможных мод в спектре лазера. Селекция мод, одномодовый и одночастотный режим. Провал
Лэмба. ( /1/ - стр.111-112, /2/ - стр.91-93, 212-222 ). Частота генерации.
( /1/ - стр.54-56, /2/ - стр.228-229 ). Ширина линии генерации. (/1/ - стр.29 - 32, стр.112-113 ). Мощность на выходе лазера, оптимальный коэффициент пропускания зеркала. ( /1/ - стр.56-62, /2/ - стр.97-98 ).
Динамика процессов в лазерах.
Режим работы лазеров: балансные уравнения и скоростные уравнения.
Уравнения Статца - Де Марса. ( /2/ - стр.286- 302 ).
ЛИТЕРАТУРА.
1. Н.В. Карлов «Лекции по квантовой электронике». М.»Наука», 1983г.
2. Л.В. Тарасов «Физика процессов в генераторах когерентного
оптического излучения». М. «Радио и связь», 1981 г.
3. О. Звелто «Физика лазеров». М. «Мир», 1979 г.
4. А. Мэйтланд, М. Данн «Введение в физику лазеров». М.«Наука»,1978г.
Составил профессор М.Ф. Сэм
Программа
спецкурса «Моделирование физических процессов в лазерах» для магистров 1 года обучения
Введение.
Краткий очерк развития основ теории динамики излучения и моделирования лазеров.
Литература: [1] - C. 174-176; [3] - C. 11-12.
- Методы теоретического описания динамики лазеров.
Основные уравнения квазиклассической квантовой теории лазеров.
Приближенные уравнения для описания динамики процессов (балансные уравнения).
Дифференциальные уравнения для плотности излучения. Уравнения Статца-Де-Марса.
Литература: [2] - 162-172, [3] - C. 286-300, [4] - C. 226-243.
- Моделирование динамики процессов в лазерах.
Методы решения уравнений, описывающих динамику процессов в лазерах.
Численный метод. Приближенные решения. Оптимизация решений. Методы моделирования динамики процессов.
Литература: [5] – С. 3-65, [6] - C. 42-64, [7] - C. 3-49.
Симметрийный метод. Инвариантность уравнений динамики лазеров.
Масштабные преобразования параметров плазмы и излучения. Расчетные модели лазеров.
Литература: [8] - C. 33-47, [9] - C. 83-89.
Список, цитируемой литературы
Основная
- Микаэлян А.Л., Тер-Микаэлян М.Л., Турков Ю.Г. Оптические квантовые генераторы на твердом теле.
М., Изд-во «Сов. радио», 1967, С. 384.
- Страховский Г.М., Успенский А.В. Основы квантовой электроники. М., Высшая школа, 1973, С. 162-172.
- Тарасов Л.В. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения. М., Радио и связь, 1981, С. 440.
- Мэйтланд А., Данн М. Введение в физику лазеров. М., Наука, 1978, С.
- Смит К., Томсон Р. Численное моделирование лазеров. М., Мир, 1981, С. 515.
- Батенин В.М., Бучанов В.В., Казарян М.А., Климовский И.И., Молодых Э.И.
Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов. М.: Научная книга, 1998.
- Веников А.В. Теория подобия и моделирования. М., Высшая школа, 1979.
- Овсянников Л.В. Групповой анализ дифференциальных уравнений. М., Наука, 1971.
- Кравченко В.Ф. Метод физического моделирования импульсных газоразрядных лазеров.
J. Russian Laser research. 1994, V.15, N 1, P. 83-89.
Дополнительная
- Гинзбург В.Л., Гуревич А.В. // Успехи физич. наук. 1960. Т. 70. № 2. С. 201-206.
- Коган Ю.М. // Спектроскопия газоразрядной плазмы. Л.:Наука, 1970. С. 201-223.
- Райзер Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов. М.: Наука, 1980, 416 с.
- Солдатов А.Н., Соломонов В.И. Газоразрядные лазеры на самоограниченных переходах в парах металлов. – Новосибирск: Наука, 1985, 153 с.
- Численное моделирование развития генерации в импульсных лазерах на парах металлов / С.В. Арланцев, В.В. Бучанов, Л.А. Васильев, Э.И. Молодых и др. // Докл. АН СССР-1981-Т.260, №3.-С.853-857.
- Бучанов В.В., Молодых Э.И., Тыкоцкий В.В. «Оптимизация лазеров на парах металлов// Квантовая электроника.-1983.-Т.10, №3.-С.629-631
- Иванов И.Г., Латуш Е.Л., Сэм М.Ф. Ионные лазеры на парах металлов.
- М: Энергоатомиздат, 1990.
- Оливер П. Приложения групп Ли к дифференциальным уравнениям: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 639 с.
Составил профессор В.Ф. Кравченко
П Р О Г Р А М М А
спецкурса «Лазеры в измерительных системах»
для магистров 1-го года обучения.
Цели и задачи курса.
Целью курса является ознакомление с физическими основами и последними достижениями применения лазеров в качестве стандартов длины, частоты, времени. Особое внимание уделено тем областям, которые в настоящее время наиболее интенсивно развиваются. Приводятся также сведения о широко внедряемых в практику измерениях перемещений, деформографии, дилатометрии, гравиметрии, анемометрии и др.
Основные разделы курса:
Введение
Цель и задачи курса. Краткая история метрологии как науки. Понятие эталона, стандарта, точности, воспроизводимости физической величины.
Квантовые стандарты частоты СВЧ-диапазона
Квантовые стандарты частоты (КСЧ) СВЧ-диапазона. Активные КСЧ (мазеры) на молекулах аммиака, атомах водорода и атомах рубидия: длина волны (частота) перехода, сортировка частиц в возбужденных состояниях. Устройство генераторов. Пассивные КСЧ СВЧ-диапазона: цезиевый атомно-лучевой стандарт частоты, рубидиевый КСЧ с оптической накачкой: оптическая и электрическая схема. Методы понижения рабочей частоты КСЧ СВЧ-диапазона. Схемы дикриминатора частоты , используемые в КСЧ СВЧ-диапазона.
Методы стабилизации частоты излучения лазеров и проблемы создания оптических стандартов частоты.
Типы и величины уширения спектральных линий в оптическом диапазоне: однородное уширение (радиационное, столкновительное, пролетное, уширение световым полем), неоднородное уширение (линейный и квадратичный эффект Допплера). Провалы Беннета и Лэмба. Понятие о резонансе излучения с данной частотой с движущейся частицей. Обращенный провал Лэмба. Узкие резонансы на встречных волнах. Принципы стабилизации частоты излучения лазера: оптический дискриминатор и система АПЧ. Стабилизация по «внутренним» и «внешним» реперам.
Зеемановские поглощающие ячейки. Понятие о поляризационной спектроскопии насыщения. Понятие об «эффекте затягивания мод» в спектре излучения лазера. Резонансы насыщения на связанных переходах .
Примеры стабилизированных газоразрядных лазеров: лазеры, стабилизированные по насыщенному поглощению в подобном газе ( He-Ne/Ne, CO2-N2-He/CO2), а также в других газах (He-Ne/CH4, CO2-N2-He/SF6, CO2-N2-He/OsO4 и др.)
Газоразрядные лазеры, стабилизированные по насыщенному поглощению в йоде. Пики СТС молекулярного иода. Диапазон частот (длин волн). Алгоритмы работы дискриминатора (1-я, 2-я и 3-я гармоники). Примеры лазеров (He-Ne/I2, Ar+/I2 , He-Cd+ /I2 , He-Se+ /I2 , ИАГ-Nd/I2 , краситель/I2). Стабилизация двухчастотных и трехчастотных лазеров.
Стабилизация мощности излучения газоразрядных лазеров. Пассивные методы стабилизации: компенсация механических и температурных возмущений, стабилизация тока разряда. Активные методы: с помощью «внешних» и «внутренних» элементов.
Применения стабилизированных лазеров. Оптические и лазерные стандарты длины. Лазерные стандарты частоты. Схемы радиооптических частотных мостов: Cs-стандарт частоты (эталон) - He-Ne/CH4 лазер, Cs-эталон - лазер на красителе/I2.
Генерация суперконтинуума с помощью сверхкоротких лазерных импульсов. Метод спектрального уширения сверхкоротких лазерных импульсов (создание “частотной гребенки”). Механизмы генерации суперконтинуума в лазерных микроструктурированных волокнах.
Измерения с использованием лазеров
Линейные и кольцевые лазеры в метрологии. Опыты Майкельсона и Саньяка. Лазерный гироскоп. Спекл-интерферометрия с демонстрацией эффекта.
Измерительные системы с применением волоконной оптики.
Перспективы применения лазеров в измерительных системах.