Документ предоставлен КонсультантПлюс;pdf

«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.