«ОПТОЭЛЕКТРОНИКА» 1. Содержание дисциплины Тема 1. ВВЕДЕНИЕ Преимущества оптического диапазона для обработки информации. Перспективы развития оптоэлектроники. Физические явления, используемые в работе оптоэлектронных устройств. Тема 2. ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ Классификация. Основные характеристики излучателей. Способы генерации света. Светоизлучающие диоды. Внутренняя и внешняя квантовая эффективность светодиодов, методы их повышения. Конструкции светодиодов, материалы и технология изготовления. Лазеры. Условия генерации когерентного излучения. Полупроводниковые лазеры, принцип действия, достоинства и недостатки. Гетеролазеры. Конструкции гетеролазеров, материалы и методы изготовления. Индикаторы. Физические эффекты, используемые для индикации. Виды индикаторов. Тема 3. УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОВЫМ ЛУЧОМ Модуляторы. Методы модуляции излучения. Виды модуляторов. Принцип действия и характеристики электрооптических модуляторов. Дефлекторы. Электрооптический и электроакустический дефлекторы. Преобразователи и усилители излучения. Оптические транспаранты. Характеристики транспарантов. Типы транспарантов. Тема 4. ФОТОПРИЕМНИКИ Классификация. Характеристики фотоприемников. Спектральные, интегральные и пороговые характеристики. Фоторезисторы. Фотодиоды. Типы фотодиодных структур. Фотоприемники с внутренним усилением. Многоэлементные фотоприемники. Тема 5. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ СВЯЗИ (ВОЛС) Принцип построения и основные характеристики оптических каналов связи. Элементная база. Типы оптических волноводов. Методы изготовления и материалы световодов. Потери в оптических волноводах. Световод на основе р- n перехода. Тема 6. ОПТРОНЫ Принципы подбора оптоэлектронных пар. Виды оптронов. Основные параметры и характеристики. Материалы и методы изготовления. Тема 7. ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ НА КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХ СТРУКТУРАХ Лазеры с квантовыми ямами и точками. Модуляторы на квантовых точках. Фоточувствительные ni - pi структуры. Фотоприемники на квантовых ямах. Лавинные фотодиоды. 2. Учебно-методическое обеспечение 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника. – М. 1977. Розеншер Э., Винтер Б. Оптоэлектроника. – М. Техносфера, 2004. Елисеев П.Т., Кочетков А.А. Оптоэлектронные приборы / Итоги науки и техники. Радиоэлектроника. Т. 24. 1990. Мартынов В.Н., Кольцов Г.И. Полупроводниковая оптоэлектроника. – М.: Изд. МИСиС, 1999 Юрчук С.Ю., Диденко С.И., Кольцов Г.И., Мартынов В.Н. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. – М.: Учеба, 2004. Верещагин И.К. и др. Введение в оптоэлектронику. – М. Радио и связь, 1991. Шарупич Л.С., Тугов Н.М. Оптоэлектроника. – М.: Энергоатомиздат, 1984. Воробьев Л.Е. и др. Оптические свойства наноструктур. – СПб., 2001. Берг А., Дин П. Светодиоды. – М.: Мир, 1979. Кейси Х., Пейниш М. Лазеры на гетероструктурах. – М.: Мир, 1981. Оокоси Т. Оптоэлектроника и оптическая связь. – М.: Мир, 1988. Амброзяк А. Конструкция и технология полупроводниковых фотоэлектронных приборов. – М.: Радио и связь, 1970. Чайновет А. Волоконные световоды / Успехи физических наук. Т. 126., В. 4, 1978. Ярив А. Введение в оптическую оптоэлектронику. – М.: Мир, 1983. Маркузе Р. Оптические волноводы. М.: Мир, 1974. Носов Ю.Р., Свиридов Л.С. Оптроны и их применение. – М.: Радио и связь, 1981. Елисеев П.Г., Лавров В.И. Применение инжекционных гетеролазеров в волоконно-оптических линиях связи / Квантовая электроника. Т. 7. № 9. 1980. Самохвалов М.И.. Тонкопленочные электролюминесцентные источники излучения. – Ульяновск: Изд-во УГУ, 1994. Шик В.Я. и др. Физика низкоразмерных структур. – М., 2000. Полупроводниковые инжекционные лазеры / Под ред. Т.М. Тсанг. – М.: Радио и связь, 1990. 3. Требования к уровню освоения дисциплины Вопросы к экзамену 1. Что такое функциональная электроника? Приведите примеры устройств функциональной электроники. 2. Что такое твердотельная оптоэлектроника? Какие диапазоны длин волн электромагнитного излучения рассматриваются в оптоэлектронпке? 3. Что такое оптоэлектронный прибор? Приведите пример. 4. Что такое люминесценция? Перечислите виды люминесценции. 5. Что такое электролюминесценция? Перечислите виды электролюминесценции. 6. Изобразите графики энергетической зависимости электронной плотности, распределения Ферми и плотности состояний для полупроводника в равновесном состоянии. 7. Поглощение света в полупрводниках, основные механизмы поглощения. Коэффициент поглощения света. 8. Фундаментальное поглощение света в полупроводниках. Прямые и непрямые переходы. Зависимость коэффициента поглощения от энергии фотона. 9. Влияние температуры на фундаментальное поглощение света в полупроводниках. Применение эффекта. 10. Влияние электрического поля на край фундаментального поглощения света в полупроводниках. Эффект Келдыша-Франца, применение. 11. Фундаментальное поглощение света в сильно легированных полупроводниках. Эффект Бурштейна-Мосса, применение. 12. Фундаментальное поглощение света в полупроводниках в магнитном поле. Эффект магнитоосцилляционного поглощения, использование. 13. Экситонное поглощение света в полупроводниках. 14. Внутризонное поглощение света в полупроводниках. Неселективное и селективное поглощение, применение. 15. Основные виды генерации света в полупроводниках. 16. Рекомбинационное излучение в полупроводниках. Время жизни излучательной рекомбинации. 17. Основные требования к полупроводниковым материалам, пригодным для изготовления источников излучения. 18. Спонтанное излучение в полупроводниках. Светодиоды. 19. Вынужденное излучение в полупроводниках. Связь между спонтанным и вынужденным излучением. 20. Системы с инверсной населенностью. Условие для начала усиления (генерации) излучения в системе с инверсной населенностью. 21. Лазеры. Пороговый коэффициент усиления (для начала генерации) излучения. Основные модели лазерных переходов. Типы лазеров. 22. Условия достижения инверсной населенности в полупроводниках. Случаи прямых и непрямых переходов зона-зона. 23. Условия достижения инверсной населенности в случаях участия экситонных и примесных уровней в полупроводниках. 24. Методы достижения инверсной населенности в полупроводниках (методы накачки). 25. Метод оптического возбуждения полупроводниковых лазеров, особенности, преимущества, недостатки. 26. Метод накачки электронным пучком, особенности, преимущества, недостатки, использование. 27. Метод накачки с помощью инжекции p-n-переходом вырожденных полупроводников. Преимущества, недостатки. Пороговое напряжение, соответствующее началу генерации. 28. Метод накачки с помощью инжекции гетеро-p-n-переходом. Основные особенности, преимущества. 29. Гетеролазеры. Проблема уменьшения порогового тока. Микрорезонаторные лазеры. Полупроводниковые лазеры на квантовых ямах и квантовых точках. 30. Основные методы модуляции излучения. Полупроводниковые модуляторы и дефлекторы излучения. 31. Полупроводниковые фотоприемники. Фотоприемники для волоконно-оптических линий связи. 32. Устройства отображения информации. Индикаторы и дисплеи. 33. Принципы оптической записи информации, материалы и оптические среды. 34. Элементы и устройства интегральной оптики. Пассивные и активные элементы и устройства.
© Copyright 2022 DropDoc