Вопросы к государственному экзамену по специальности для магистров 2013 г

Вопросы к государственному экзамену по специальности для магистров 2013 г.

ДНМ.01 Современные проблемы науки и индустрии фотоники и оптоинформатики.

1.  Оптическая фотолитография. Физические ограничения и их связь с основными параметрами системы. Определить наименьший размер точки на фоторезисте (приблизительно), которую можно записать с использованием обычного микрообъектива (апертура 0,8, длина волны 560 нм). Во сколько раз измениться размер точки, если применить: иммерсию (показатель преломления 1,5); УФ излучение 248 нм?

2.  Сравнить контактную и проекционную фотолитографию. Преимущества и недостатки той и другой.

3.  Причины ограничения разрешающей способности в оптической и электронной фотолитографии.

4.  На что влияет величина зазора между фотошаблоном и фоторезистом. Причины ограничения разрешения в контактной литографии.

5.  Результаты торможения электронного пучка в материале в электронной литографии (влияние на формируемую структуру)

6.  Сравнение оптической и электронной литографии (скорость, разрешение, применение).

7.  Сравнение электронно - лучевой и ионно - лучевой литографии. Обрабатываемые материалы в обоих случаях.

8.  Причина ограничения спектральной полосы фотодиода в длинноволновой и коротковолновой областях.

9.  Источники ограничения полосы частот в p-n фотодиоде.

10.  Влияние толщины базы на быстродействие фотодиода.

11.  Сравнить величину задержки сигнала в результате движения носителей в базе и p-n переходе. Что дает больший вклад в задержку сигнала?

12.  Отличие p-i-n диода от p-n классического фотодиода с точки зрения достижимой полосы частот.

13.  Изменение динамических характеристик фотодиода при повышении сигнала до начала насыщения.

14.  Цель создания структуры m-s-m фотодиода? Какие лимитирующие быстродействие процессы здесь исключены?

15.  Какая цель создания структуры бегущей волны в фотодиоде? Какие факторы ограничения быстродействия минимизируются в этом случае?

16.  Области применения фотодиодов бегущей волны. Какая конструкция выходных цепей фотодиода необходима для работы в высокочастотном субмиллиметровом диапазоне?

17.  Источники шумов в фотодиоде. Как связан шум с температурой приемника? Как связана величина шума с полосой пропускания фотодиода? Как связан шум с величиной входного светового сигнала? Чем отличается шум от шумоподобного сигнала. Как можно их различить?

ДНМ.02 История и методология фотоники и оптоинформатики.

ДНМ.03 Компьютерные технологии в научных исследованиях и индустрии фотоники и оптоинформатики

ДНМ.04.01 Полимерные планарные элементы фотоники.

1.  Оптические линии связи, волокно, микрополосковые планарные световоды, распространение света в волноводе.

2.  Полимерные пассивные элементы – микрополосковые волноводы, мультиплексоры, основные методы изготовления пассивных полимерных структур.

3.  Активные полимерные элементы информатики и оптических трактов обработки радиосигнала: модуляторы, переключатели. Принципы конструкций и применение.

4.  Технология электрооптических полимеров, методы получение активных планарных волноводных структур на их основе.

5.  Методы сопряжения оптоволокна с планарными волноводами, источниками и приемниками сигнала.

6.  Микролинзы как элементы сопряжения, способы их изготовления, сопряжение методом клинообразных волноводных структур.

7.  Методы получения полимерных структур интегральной оптики на примере электрооптического модулятора Маха-Цендера.

8.  Метод наноимпринта, описать метод, применение.

9.  Оптическая литография, описание метода и применения. Материалы для литографии.

10.  Полутоновая литография, описание метода, требования к материалам.

11.  Глубокая литография (deep lithography), метод реализации.

СДМ. Р.05 Технологии спектрального мультиплексирования в оптической связи

1.  TDM и WDM системы. Преимущества и недостатки. Спектральное разделение каналов для линий связи CWDM, DWDM, HDWDM. Основные тенденции развития WDM систем

2.  Оптическое волокно и его основные типы и характеристики.

3.  Оптические волноводы. Типы оптических волноводов. Методы реализации волноводов

4.  Методы соединения оптических волокон

5.  Принцип работы рамановского усилителя, их место в системах связи

6.  Параметрические усилители и возможность их применения в системах WDM

7.  Факторы, влияющие на распространение информационного сигнала в волоконно-оптических системах. Ограничения по длительности импульса и ширине спектра. Достигнутые в настоящее время скорости передачи информации

8.  Вынужденное рассеяние Бриллюэна, влияние на длительность и спектр импульса

9.  Вынужденное рассеяние Рамана, влияние на длительность и спектр импульса

10.  Типы лазерных диодов

11.  Принцип работы п/п лазеров

12.  Лазеры на гетеропереходах

13.  DFB и DBR лазеры

14.  Принцип работы VCSEL лазеров

ДВМ.02 Органические материалы и композиты фотоники.

1.  Полимеры как оптическая среда. Структура, основные особенности и свойства.

2.  Рассеяние, рефракция и поглощение света в полимерах. Связь с составом материала.

3.  Методы получения полимеров. Изменение свойств в результате полимеризации. Сравнение различных способов полимеризации с точки зрения технологии оптических деталей.

4.  Фотополимеризация композиций, источники излучения.

5.  Требования к полимерам, применяемым в оптоволоконных сетях. Влияние поглощения и рассеяния на величину потерь.

6.  Электрооптический эффект в полимерах. Основные закономерности и основы нелинейных оптических эффектов в органических материалах. Гиперполяризация хромофор.

7.  Материалы, структуры хромофор. Структуры полимерных электрооптических материалов.

8.  Композитные и нанокомпозитные материалы фотоники: структуры гость-хозяин, привитые полимеры.

9.  Применение электрооптических полимеров в оптоинформатике. Модулятор на интерферометре Маха-Цендера.

10.  Технология электрооптических полимеров, методы получение активных планарных волноводных структур на их основе.

ДВМ.03 Применение элементов фотоники в специальной аппаратуре

1.  Основные типы модуляторов. Принцип их работы. Объемные модуляторы, основные параметры.

2.  Модуляторы на основе интерферометра Маха-Цендера на электрооптических полимерах. Достигнутые характеристики.

3.  Интегрально-оптические схемы, методы стыковки в них оптических элементов

4.  Основное отличие радаров с фазированной антенной решеткой от классического с параболической

5.  Принцип работы фазированных антенных решеток. Активные фазированные решетки и основные их характеристики.

6.  Схемы управления фазированными решетками с помощью оптических линий задержки и переключателей

7.  Схемы управления фазированными решетками с помощью оптических фазовращателей

8.  Объяснить различие метода формирования волнового фронта в геометрической оптике и решетке фазированных излучателей?

9.  Как производится поворот индикатрисы излучения фазированной антенной решетки?

10.  В какую часть радара вводится фотонный тракт передачи и из каких основных элементов он состоит?

11.  Сравнить параметры оптического канала передачи радара и оптической связи. Какие параметры будут различаться?

12.  Какие преимущества радаров обеспечивают фазовращатели на произвольно управляемых матрицах ЖК.

13.  Объяснить принцип действия векторного фазовращателя.

14.  Объяснить принцип действия линии задержки на базе волокна с различной дисперсией.

15.  Объяснить принцип действия оптической генерации СВЧ на базе двух лазеров.

Объяснить принцип действия фазовращателя на жидкокристаллической матрице.

СДМ. Р.02 – Фемтосекундная оптика и фемтотехнологии.

31.  Особенности фемтосекундной оптики.

32.  Принципы построения линейных уравнений динамики поля оптического излучения с широким спектром в диэлектрических средах.

33.  Нелинейные материальные уравнения для диэлектрических сред в поле фемтосекундных импульсов.

34.  Полевые уравнения, как обобщение уравнений для огибающих.

35.  Правила нормировки уравнений динамики поля оптического излучения.

36.  Генерация фемтосекундных импульсов методом синхронизации мод.

37.  Принцип работы керровской линзы.

38.  Оптическая схема и принцип работы фемтосекундного лазера на сапфире, активированного титаном.

39.  Оптическая схема и принцип работы фемтосекундного волоконного лазера.

40.  Генерация суперконтинуума.

41.  Оптические методы временного сжатия и расширения лазерных импульсов.

42.  Генерация аттосекундных импульсов.

43.  Методы измерение длительности фемтосекундных импульсов.

44.  Обзор фемтосекундных технологий.

45.  Фемтосекундные технологии в медицине.

46.  Фемтосекундные технологии обработки материалов.

47.  Генерация ТГц излучения фемтосекундными лазерными импульсами.

48.  Детектирование импульсного ТГц излучения.

49.  ТГц фемтотехнологии.

50.  Фемтотехнологии в оптоинформатике.

Список рекомендованной литературы для подготовки к государственному экзамену

1. , , Учебное пособие Нанокомпозиты – новые материалы фотоники, 124 стр. СПб ГУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2009.

2. , Учебное пособие Оптические методы формирования микроэлементов информационных систем 85 стр. СПб ГУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2009.

3. , , Учебное пособие Полимеры в интегральной оптике – физика, технология и применение 88 стр. СПб ГУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2009.

4. , Учебное пособие Технологии спектрального мультиплексирования для оптической связи 105 стр. СПб ГУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2008.

5. , , Применение элементов фотоники в специальной аппаратуре 105 стр. СПб ГУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2008.

СДМ. Р.02 – Фемтосекундная оптика и фемтотехнологии.

1.  Крюков импульсы. М. Физматлит, 2008, 208 с.

2.  , Самарцев фемтосекундных лазеров. СПб., СПбГУ ИТМО, 20с

3.  Желтиков импульсы и методы нелинейной оптики. М. Физматлит, 2006, 294 с.

4.  , Никитин оптика. М. МГУ, 2004, 656 с.

5.

6.  , , Чиркин фемтосекундных лазерных импульсов. М.: Наука, 1988, 211 с.