Федеральное агентство по образованию РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Самарский государственный аэрокосмический университет
имени академика "
Центр коллективного пользования оборудованием
«Нанофотоники и дифракционной оптики».
Программа стажировки
Методы моделирования оптических схем с дифракционными оптическими элементами и оптических устройств нанофотоники
Продолжительность стажировки: 4 недели (178 часа)
Разработчик программы: ______ доцент, к. ф.-м. н.
СОГЛАСОВАНО:
Ректор СГАУ ______член-корреспондент РАН
Самара, 2008
1. Название программы стажировки:
Методы моделирования оптических схем с дифракционными оптическими элементами и оптических устройств нанофотоники.
2. Цели и задачи стажировки
Целью стажировки является повышение квалификации научных работников, преподавателей, магистров, аспирантов и докторантов, специализирующихся в области разработки и применения математических методов моделирования оптических систем и светотехнических устройств и внедряющих достижения дифракционной оптики и нанофотоники в научные исследования, учебный процесс и производство.
Задачи стажировки:
· ознакомление с современными и перспективными методами проектирования оптических систем, содержащих классические оптические элементы;
· изучение современных математических методов расчета оптических систем, содержащих дифракционные оптические элементы
· изучение современных методов решения прикладных задач с использованием светотехнических устройств, интегральных оптических схем;
· приобретение практических навыков расчета оптических устройств современной нанофотоники.
· выполнение учебно-исследовательской работы по тематике программы стажировки;
· ознакомление с методиками преподавания и содержанием учебных дисциплин, посвященных различным аспектам проектирования светотехнических устройств.
Программа стажировки соответствует основным приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации, а также следующим позициям «Перечня критических технологий Российской Федерации», утвержденного Президентом РФ (Пр-842 от 01.01.2001 г.):
· нанотехнологии и наноматериалы;
· технологии распределенных вычислений и систем;
· технологии механотроники и создания микросистемной техники;
· технологии создания новых поколений ракетно-космической… техники;
· технологии обработки, хранения, передачи и защиты информации;
· технологии создания интеллектуальных систем навигации и управления.
3. Материально-техническая база стажировки
Программа стажировки реализуется в Центре коллективного пользования оборудованием (ЦКПО) «Нанофотоники и дифракционной оптики», созданном для совместного использования технологического, вычислительного и измерительного оборудования, имеющегося в структурных подразделениях ряда взаимодействующих учебных и научно-производственных организаций:
· Самарского государственного аэрокосмического университета (кафедра наноинженерии, кафедра технической кибернетики, научно-образовательный центр нанотехнологии),
· Института систем обработки изображений (ИСОИ) РАН
В состав оборудования ЦКПО «Нанофотоники и дифракционной оптики» входят (Таблица 1):
Таблица 1.
№ п. п. | Наименование оборудования | Фирма-изготовитель | Страна | Год выпуска |
1. | Трехмерно-отображающий анализатор структуры поверхности «NewView 5000», модернизирован в 2007 году | Zygo Corporation | США | 2004, 2007 |
2. | Автоматизированный интерферометр белого света «WLI-DMR» | Институт Фраунгофера | Германия | 2004 |
3. | Сканирующий зондовый микроскоп “SOLVER-Pro | Фирма «НТ-МДТ», Зеленоград | Россия | 2004 |
4. | Высокоскоростная камера VS-FAST/C/G6 | ВИДЕО-СКАН», г. Москва | Россия | 2004 |
5. | Аргоновый, гелий-кадмиевый, CO2 и др. лазеры, оптические столы и оптическое оборудование | Завод «Плазма» и др. | Россия |
|
6. | Станция лазерной записи CLWS-200S | Институт автоматики и электрометрии СО РАН | Россия | 2005 |
7. | Динамический транспарант (микродисплей) SXGA-R2-H1 | Фирма | Германия | 2005 |
88 | Приставка анализа параметров пучка лазерного излучения “BeamProfiler” | Фирма “LOT-Oriel” | Германия | 2005 |
9.9 | Высокопроизводительная система анализа спектров оптического излучения “SR303i” | Фирма | Германия | 2005 |
110. | Система для регистрации и анализа инфракрасного излучения “XPORT” | Фирма | Германия | 2005 |
111 | Центрифуга «Polos» для ручного нанесения фоторезистов на пластины | -Рус» | США | 2006 |
212 | Учебный класс «Nanoeducator» (на 6 рабочих мест) | МДТ» | Россия | 2006 |
313 | Растровый электронный микроскоп SUPRA | Carl Zeiss | Германия | 2007 |
414 | Нанотехнологическая приставка XENOS XeDraw 2к растровому электронному микроскопу | Фирма “XENOS” | Германия | 2007 |
15 | Комплекс исследования структуры поверхности Nanopics 2100 | Фирма “Tencor” | США | 2007 |
616 | Установка плазменного травления – «Каролина 15» | АО «ЭСТО-Вакуум» | Россия | 2007 |
717 | Автоматическая установка магнетронного и термического нанесения «Каролина D12А» | АО «ЭСТО-Вакуум» | Россия | 2007 |
818 | Установка трехмерного наноструктурирования 3D2S | Ганноверский лазерный центр LZH | Германия | 2007 |
919 | Оптическая установка комплексного изучения свойств тонкихпленок (Эллипсометр M2000) | Фирма | США | 2007 |
120 | Система анализа текстуры поверхности ASIQ | Фирма | Германия | 2007 |
121 | Прецизионный алмазный скрайбер |
| Россия | 2007 |
122 | Аппаратно-программный комплекс дистанционного мониторинга динамических процессов и объектов |
| Россия | 2007 |
В состав программного обеспечения ЦКПО «Нанофотоники и дифракционной оптики» входят:
1.Программное обеспечение FRED для моделирования и анализа инженерных оптических систем, для проведение расчетов при решении инженерных оптических задач анализа и синтеза оптических систем, как изображающих, так и освещающих, для когерентного и некогерентного света. Программа FRED, фирмы Photon Engineering LLC (США), www.photonengr.com
2. Программное обеспечение FullWAVE для строгого электромагнитного (векторного) моделирования, анализа и проектирования трехмерных волноводных структур, элементов интегральной оптики, фотонных кристаллов. Предназначено для строго анализа распространения световой электромагнитной волны, в том числе, короткого импульса, через диэлектрические, поглощающие и анизотропные трехмерные среды. С помощью данного анализа можно также решать задачи оптимизации параметров широкого класса фотонных устройств, по заданным характеристикам прохождения света через такие устройства. Программное обеспечение, включающее FullWAVE (4.0), BeamPROP (6.0), GratingMOD (1.5), DiffractMOD (1.5) фирмы “RSoft Design Group” (США), www.rsoftdesign.com. Программный продукт состоит из отдельных программных модулей: FullWAVE, BeaPROP, GratingMOD, DiffractMOD.
3. Программное обеспечение FIMMWAVE для строгого электромагнитного (векторного) моделирования, анализа и проектирования двумерных волноводных структур (световодов), а также трехмерных волноводных структур, близких к двумерным.
5. Программа FIMMWAVE/FINNPROP (версия 4.0) фирмы “Photon Design” (Оксфорд, Англия), www.photond.com.
6. Программное обеспечение OlympIOs для анализа распространения электромагнитных мод в оптических волноводах, включающее расчет собственных мод волновода, анализ распространения мод в волноводе и распространения светового пучка в произвольной волноводной структуре. Программное средство для векторного и скалярного анализа распространения электромагнитного излучения через оптические волновода однородные в продольном направлении или неоднородные вдоль оптической оси. Программное обеспечение OlympIOs V5.2 фирмы Concept to Volume (Голландия), www.c2v.nl. Программный модуль OlympIOs V5.2 включает программы: Optical Mode Solver, Beam Propagation Method (BMP), Bi-Directional Eigenmode Propagation (BEP), Electro Optic Simulation, Thermo Optics Simulation, Stress-induced Birefringence Modeling.
4. Программа самостоятельной теоретической и практической подготовки стажеров
Программа проведения стажировки предполагает наличие у стажеров базовой физико-математической подготовки технического вуза, навыков работы с компьютером на уровне пользователя (Window 2000/XP, MS Office), умения прикладного программирования на одном из известных универсальных алгоритмических языков (Pascal, Delphi, C++), знания основ оптики.
В рамках самостоятельной подготовки предполагается углубленное изучение различных аспектов расчета оптических систем, содержащих классические оптические элементы, дифракционные оптические элементы, а также расчета элементов интегральных оптических схем, используемых в современной нанофотонике.
В Таблице 2 представлена программа самостоятельной подготовки стажеров.
Таблица 2.
№ № | Направление стажировки. Объем в часах | Содержание курса | Лектор, консультанты, инженерное сопровождение, литература |
1 | 2 | 4 | 5 |
1. | Ознакомление с современными и перспективными математическими моделями оптических схем | Лекции – 6 часа. Самостоятельная работа – 8 часов; Практические занятия - 4 часа; Зачет – 2 часа. Всего –20 часов | Лекторы – д. ф.-м. н., профессор Л; к. ф.-м. н., доцент И.; д. ф.-м. н., профессор
[1], [2], [7], [8] ,[28-36], [50-60]. |
2. | Ознакомление с основными прикладными задачами, решаемыми с использованием ДОЭ | Лекции – 10 часов. Самостоятельная работа – 8 часов; Практические занятия - 4 часа; Зачет – 2 часа. Всего 24 часа | Лекторы – д. ф.-м. н., профессор Н; д. ф.-м. н., доцент ; д. ф.-м. н., профессор д. ф.-м. н., доцент, д. ф.-м. н., профессор
[10], [11], [12], [50-60]. |
3 | Математические модели и оптические свойства квантовых нитей, точек, квантовых ям. | Лекции –6 часов Практические занятия 4 часа Индивидуальная подготовка 10 часов Зачет 2 часа Всего 22 часа | Лектор - к. ф.-м. н., доцент И; [51], [52], [53]. |
4 | Математические модели процессов изготовления ДОЭ и контроль характеристик ДОЭ при изготовлении. | Лекции – 6 часов. Самостоятельная работа – 8 часов; Практические занятия - 4 часа; Знакомство с оборудованием и приборной базой НОЦ нанотехнологии - 4 часа. Зачет – 2 часа. Всего 24 часа | Лектор – д. ф.-м. н., профессор Л. к. ф.-м. н., доцент И. д. ф.-м. н., профессор ; д. ф.-м. н., доцент,
[5], [6] |
4. | Изучение современных пакетов для моделирования распространения света в различных структурах и используемых математических методов. | Лекции – 4 часа. Самостоятельная работа – 8 часов; Зачет – 2 часа. Всего 14 часов | Лектор – к. ф.-м. н. , преподаватели – к. ф.-м. н. ; инженеры:
, , [16]. [17], [18], [19], [20], [21], [22]. |
5. | Приобретение практических навыков моделирования оптических систем. | Лабораторные работы-20 часов Зачет-4 часа Всего 24 часа | Преподаватели – к. ф.-м. н. А.; инженеры:
, , [16]. [17], [18], [19], [20], [21], [22]. |
6. | Выполнение учебно-исследовательской работы по тематике программы стажировки | 50 часов. | Научные консультанты д. ф.-м. н., профессор Л; к. ф.-м. н., доцент И; д. ф.-м. н., профессор Н; д. ф.-м. н., доцент ; д. ф.-м. н., профессор
д. ф.-м. н., доцент
д. ф.-м. н., профессор . |
Всего | 178 часов |
Список используемой документации и литературы
1. Головашкин метод решения уравнений Максвелла. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007.
2. Досколович дифракционных решеток в рамках строгой электромагнитной теории. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007.
3. Котляр лазерные пучки. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007.
4. Павельев поперечно-модовым составом когерентного излучения. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007.
5. Волков С. А. и др. Оборудование и методы контроля микрорельефа дифракционных оптических элементов. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007
6. Волков А. Г. и др. Энтропийные модели микро - и наноструктур. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007
7. Сойфер преобразования. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007
8. Харитонов методы расчета ДОЭ . – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007.
9. Фурсов систем по малому числу наблюдений. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007.
10. Карпеев и формирование многомодовых лазерных пучков с помощью ДОЭ. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007.
11. Котляр А. Г. и др. Расчет оптических систем со светодиодами. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007.
12. Павельев оптика ИК-диапазона на алмазных плёнках. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007
13. Котляр методы решения задач дифракции. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007.
14. Жданов в методы решения некорректных задач часть 2. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007.
15. Завершинский колебаний и волн. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007.
16. Описание пакета прикладных программ FRED.
17. Описание пакета прикладных программ FullWAVE.
18. Описание пакета прикладных программ BeaPROP.
19. Описание пакета прикладных программ GratingMOD.
20. Описание пакета прикладных программ DiffractMOD.
21. Описание пакета прикладных программ FIMMWAVE.
22. Описание пакета прикладных программ OlympIOs.
23. Методы компьютерной обработки изображений / под редакцией . Издание 2-ое исправленное. – М.: Физматлит, 2003, 784 с.
24. , , Сойфер фокусаторов лазерного излучения. – Самара: СГАУ, 2006, 144 с
25. Рабочая программа по дисциплине «Моделирование систем формирования изображений» – СГАУ, 2008.
26. Рабочая программа по дисциплине «Теория цифровой обработки сигналов и изображений» – СГАУ, 2008.
27. Рабочая программа по дисциплине «Учебно-исследовательская работа студентов» – СГАУ, 2008.
28. Казанский комплекс для решения задач компьютерной оптики // Компьютерная оптика, 2006, № 29, с. 58-77.
29. Казанский моделирование оптических систем. – Самара: СГАУ, 2005, 240 с
30. Основы оптики. - М.: Наука, 19с.
31. Сойфер в дифракционную микрооптику. - Самара: СГАУ, 19с.
32. Информационная оптика / Под редакцией . – М.: МЭИ, 2000. – 612с.
33. , Лифшиц поля, изд. 5-е. М.: Наука, Физматгиз, 1967.
34. Алямовский моделирование в инженерной практи-ке. – М.: , 2004. – 186 с.
35. Гудмен Дж. Введение в Фурье-оптику. – М.: Мир, 1970.
36. Применение методов Фурье-оптики / Под ред. Г. Старка: М.: Радио и связь, 1988.
37. Сороко голографии и когерентной оптики. – М.: Наука, 1971.
38. Рабочая программа по дисциплине «Автоматизированные технологии дифракционной оптики» – СГАУ, 2007.
39. Рабочая программа по дисциплине «Дифракция света и формирование изображений» – СГАУ, 2008.
40. Рабочая программа по дисциплине «Манипулирование микро - и нанообъектами» – СГАУ, 2008.
41. Рабочая программа по дисциплине «Математическое моделирование оптических сигналов и систем оптики» – СГАУ, 2008.
42. Рабочая программа по дисциплине «Компьютерное моделирование и проектирование наноструктур» – СГАУ, 2008.
43. Рабочая программа по дисциплине «Синтез элементов оптических систем» – СГАУ, 2008. Рабочая программа по дисциплине «Волоконная оптика» – СГАУ, 2008.
44. Рабочая программа по дисциплине «Интегральные устройства радиоэлектроники» – СГАУ, 2008.
45. Рабочая программа по дисциплине «Оптическая обработка информации» – СГАУ, 2008.
46. Рабочая программа по дисциплине «Оптические измерения» – СГАУ, 2008.
47. Рабочая программа по дисциплине «Физические основы микроэлектроники» – СГАУ, 2007
48. Рабочая программа по дисциплине «Методы диагностики и анализ микроструктур» – СГАУ, 2008.
49. Рабочая программа по дисциплине «Технологии микро - и наноструктур» – СГАУ, 2008.
50. , Логанова метод решения уравнений Максвелла в задачах микро - и нанооптики. Часть 1. – Самара: СГАУ, 2008, 30 с.
51. , Шуюпова фотонно-кристаллических световодов методом синусоидальных согласованных мод. – Самара: СГАУ, 2008, 37 с.
52. , Шуюпова фотонно-кристаллических световодов конечно-разностным методом. – Самара: СГАУ, 2008, 27 с.
53. Дегтярев решение задач математической физики для оптических метаматериалов. – Самара: СГАУ, 2008, 50 с.
54. , , Скиданов вихревых лазерных пучков в среде с малыми неоднородностями. – Самара: СГАУ, 2008, 71 с.
55. , Микляев в оптику фотонных кристаллов. – Самара: СГАУ, 2008, 30 с.
56. , Волков экспериментальных исследований распределений интенсивности, создаваемых ДОЭ. – Самара: СГАУ, 2008, 21 с.
57. Ковалев гипергеометрических лазерных пучков в задачах нанофотоники. – Самара: СГАУ, 2008, 24 с.
58. Налимов силы, действующей на микро-, наноцилиндры и элементы нанофотоники в остросфокусированном гауссовом пучке. – Самара: СГАУ, 2008, 18 с.
59. Нестеренко прохождения света в массивах металлических наностержней. – Самара: СГАУ, 2008, 22 с.
60. Попов разработки GRID-систем обработки и хранения изображений нанообъектов. – Самара: СГАУ, 2008, 27 с.
5. Организация и технология производства работ
по отдельным направлениям стажировки
За организацию обучения по каждому направлению стажировки, приведенному в таблице 2, отвечает опытный преподаватель, доктор или кандидат наук, знакомство с которым происходит в ходе лекций, читаемых в начале обучения по каждому курсу. Общее расписание занятий, лекционные аудитории и время занятий готовятся руководителем стажировки и доводятся до сведения обучающихся не позднее, чем в первый день стажировки. Стажировка по всем направлениям выполняется под руководством высококвалифицированных консультантов – преподавателей кафедр наноинженерии, технической кибернетики, общей информатики, прикладной математики СГАУ и ведущих ученых ИСОИ РАН.
“Ознакомление с современными и перспективными математическими моделями оптических схем” (направление 1 стажировки, см. Таблицу 2) проводится в виде лекций, практических занятий, индивидуальной работы стажера с литературой и документацией в учебном классе.
«Ознакомление с основными прикладными задачами, решаемыми с использованием ДОЭ», проводится в виде лекций, практических занятий, индивидуальной работы стажера с литературой в учебном классе.
«Математические модели процессов изготовления ДОЭ и контроль характеристик ДОЭ при изготовлении» проводится виде лекций, практических занятий, индивидуальной работы стажера и занятий в учебной лаборатории с соответствующим оборудованием.
«Изучение современных пакетов для моделирования распространения света в различных структурах» проводится в виде лекций, индивидуальной работы стажера с описанием пакетов прикладных программ в компьютерном классе.
«Приобретение практических навыков моделирования оптических систем» осуществляется в ходе лабораторных работ стажера с пакетами прикладных программ в компьютерном классе.
«Выполнение учебно-исследовательской работы по тематике программы стажировки» (направление 6 стажировки) осуществляется в научно-исследовательской лаборатории № 35 кафедры технической кибернетики. Выбор индивидуальной темы исследований определяется спецификой профессиональной деятельности и научными интересами стажера.
Стажировка по всем направлениям выполняется под руководством высококвалифицированных консультантов – сотрудников кафедры технической кибернетики, кафедры наноинженерии СГАУ, ИСОИ РАН.
Руководитель стажировки:
к. ф.-м. н., доцент, старший научный сотрудник ИСОИ РАН.
Лекторы и консультанты:
профессор кафедры технической кибернетики, заместитель директора ИСОИ РАН, доктор физико-математических наук
профессор кафедры технической кибернетики, заведующий лабораторией ИСОИ РАН, доктор физико-математических наук
профессор кафедры наноинженерии, заведующий лабораторией ИСОИ РАН, доктор технических наук
, профессор кафедры технической кибернетики, ведущий научный сотрудник ИСОИ РАН, доктор физико-математических наук
, профессор кафедры технической кибернетики, ведущий научный сотрудник ИСОИ РАН, доктор физико-математических наук
доцент кафедры технической кибернетики, старший научный сотрудник ИСОИ РАН, доктор физико-математических наук
доцент кафедры прикладной математики, старший научный сотрудник ИСОИ РАН, доктор физико-математических наук
, кандидат физико-математических наук, ассистент кафедры технической кибернетики.
– ассистент кафедры технической кибернетики.
аспирант кафедры технической кибернетики.
- аспирант кафедры технической кибернетики.
- инженер ИСОИ РАН.
- инженер ИСОИ РАН.
