КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени АЛЬ-ФАРАБИ
Факультет физико-технический
Кафедра физика твердого тела и нелинейная физика
Утвержденона заседании Ученого совета физико-технического факультета Протокол № 10 от « 27» июня 2014 г.Декан факультета __________ |
СИЛЛАБУС
по дисциплине «Физические основы оптоэлектроники» (OPN3303)
«5B071900 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации»
3 курс, р/о, семестр весенний, 3 кредита
ФИО лектора: К. Диханбаев, к. ф..-м. н.
Телефон:
e-mail: *****@***ru
каб.
Пререквизиты дисциплины. Изучение дисциплины «Физические основы оптоэлектроники» опирается на знание фундаментальных законов физики, математики, квантовой механики и статистической физики.
Постреквизиты дисциплины. Знания и умения, полученные студентами при усвоении дисциплины «Физические основы оптоэлектроники», являются базой для ряда спецкурсов в области электроники.
Цели и задачи курса: Целями освоения дисциплины является ознакомление с элементной и конструктивной базой современной оптоэлектроники и подготовка студента к изучению специальных дисциплин, в которых рассматриваются схемы и устройства на основе оптоэлектронных приборов.
В курсе изучаются устройство, физические процессы, характеристики, параметры, физические, схемотехнические и математические модели и особенности использования оптоэлектронных приборов, принципы построения и основы технологии изготовления дискретных оптоэлектронных приборов и оптоэлектронных интегральных микросхем, влияние условий эксплуатации на работу оптоэлектронных приборов.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:
1. Знать: основные типы оптоэлектронных приборов, физические принципы их действия, характеристики, параметры, модели; зависимости характеристик и параметров от условий эксплуатации; области применения, основы анализа и расчёта оптоэлектронных приборов.
2. Уметь: использовать оптоэлектронные приборы и простейшие типы оптоэлектронных микросхем для построения узлов оптоэлектронной аппаратуры в зависимости от особенностей применения; экспериментально определять основные характеристики и параметры широко применяемых оптоэлектронных приборов
Структура курса:
Недели | Название темы | Часы | Темы СРС |
1. | Лек 1. Введение в оптоэлектронику. Особенности оптической электроники. История развития оптоэлектроники. Современное состояние оптоэлектронной элементной базы. Сем.1. Оптоэлектронные приборы и их физических основ. Лаб.1. Оптоэлектронные элементы | 1 1 1 | |
2 | Лек 2. Фотометрические и энергетические характеристики оптического излучения. Функция видности и ее зависимость от длины электромагнитной волны. Телесный угол, световой поток и еханический эквивалент света. Сила света. Энергетическая экспозиция. Поток излучения. Энергетическая светимость. Облученность поверхности. Сем.2. Физические свойства оптического излучения Лаб.2. Поток излучения и их характеристик. | 1 1 1 | Характеристики оптического излучения |
3 | Лек 3. Когерентность оптического излучения. Квантовые переходы и вероятности. Монохроматическая электромагнитная волна. Особенности излучения электромагнитных волн в ультрафиолетовом (УФ), видимоми инфракрасном (ИК) диапазонах Сем.3. Энергетические уровни и квантовые переходы. Лаб.3. Измерения параметров оптоэлектронных элементов | 1 1 1 | |
4 | Лек 4. Оптические волноводы. Абсолютный показатель преломления. Эффект Гуса–Хенхена. Уширение импульсных сигналов в стекловолокне. Свойства градиентных световолокон. Виды потерь оптических сигналов в стекловолокнах. Сем.4. Законы отражения и преломления света. Лаб.4. Измерения параметров оптоэлектронных элементов. | 1 1 1 | |
5 | Лек 5. Фотоэлектрические явления. Уравнения переноса с учетом оптической генерации. Фотодиффузионной эффект. Фотопроводимость. Сем.5. Фотопроводимость. Лаб.5. Измерения параметров оптоэлектронных элементов. | 1 1 1 | |
6 | Лек 6. Приборы некогерентного излучения. Источники искусственного света. Конструкции светодиодов. Основные схемы возбуждения светодиодов. Выбор типа светодиода. Электрическая модель светодиода. Светодиоды инфракрасного излучения. Светодиодные источники повышенной яркости и белого света. Сем.6. Основные характеристики и параметры светодиодов. Лаб.6. Измерение светодиода. | 1 1 1 | Светодиоды |
7 | Рубежный контроль 1. Общий балл 100. | ||
8 | Лек 8. Приборы когерентного излучения. Структурная схема лазера. Лазеры на основе кристаллических диэлектриков. Устройство и принцип действия полупроводникового инжекционного монолазера. Устройство и принцип действия полупроводниковых лазеров с гетероструктурами. Волоконно-оптические усилители и лазеры. Светоизлучающие диоды для волоконно-оптических систем. Сем.8. Физические основы усиления и генерации лазерного излучения. Лаб.8. Измерение светодиода. | 1 1 1 | |
MIDTERM. - Общий балл 100. | |||
9 | Лек 9. Характеристики, параметры и модели полупроводниковых фотоприемников. Принцип работы фотоприемных приборов. Шумовые параметры фотоприемников. Сем.9. Электрические модели фотоприемников. Лаб.9. Измерение фотодиодов | 1 1 1 | Фотоприемники |
10 | Лек 10. Полупроводниковые фотоприемные приборы. Фотодиоды на основе p–n перехода. Фотодиоды с p–i–n структурой. Фотодиоды Шоттки. Фотодиоды с гетероструктурой. Лавинные фотодиоды. Фототранзисторы. Фототиристоры. Основные характеристики и параметры фоторезистора. Сем.10. Характеристики фотоприемников. Лаб.10. Солнечные батареи | 1 1 1 | |
11 | Лек 11. Оптроны. Устройство и принцип действия оптронов. Структурная схема оптрона. Электрическая модель оптрона. Резисторные оптопары. Диодные оптопары. Транзисторные оптопары. Тиристорные оптопары. Сем.11. Классификация и параметры оптронов. Лаб.11. КПД солнечного элемента. | 1 1 1 | |
12 | Лек 12. Индикаторные приборы. Жидкокристаллические индикаторы. Электролюминесцентные индикаторы. Электрохромные индикаторы. Отображение информации индикаторными приборами. Сем.12. Плазменные панели и устройства на их основе. Лаб.12. Измерение параметров оптрона. | 1 1 1 | Индикаторные приборы |
13 | Лек 13. Волоконно-оптические системы связи. Общие сведения. Волоконно-оптические системы распределения. Оптические передатчики. Цифровые волоконно-оптические системы связи. Аналоговые волоконно-оптические системы связи. Волоконно-оптические технологии для сетей доступа. Сем.13. Приемники волоконно-оптических систем связи. Лаб.13. Сборка схемы с помощью оптоэлектронных элементов. | 1 1 1 | Волоконно-оптические системы |
14 | Лек 14. Применение оптоэлектронных приборов. Устройство и принцип действия оптоэлектронных генераторов. Применение оптоэлектронных приборов в аналоговых ключах и регуляторах. Устройство и принцип действия оптоэлектронных усилителей Сем.14. Применение оптронов для выполнения логических функций. Лаб.14. Сборка схемы с помощью оптоэлектронных элементов. | 1 1 1 | |
15 | Рубежный контроль 2. Общий балл 100. |
Список рекомендуемой литературы
Основная
1. Игнатов и нанофотоника: Учебное пособие.— СПб.: Издательство «Лань», 2011. — 544 с.
2. Быстров, приборы и устройства. — М. : Радио Софт, 2001. — 256 с.
3. Введение в оптоэлектронику/ Игорь Константинович и др Верещагин; , Л. А: Косяченко, .- М.: Высш. шк., 1991.- 191с
4. Игнатов, А. Н. Оптоэлектронные приборы и устройства.. — М.: Эко-Трендз, 2006. —272 с.
5. Квантовая электроника и оптоэлектроника: [Учеб. пособие для вузов по спец. "Автоматика и электрон."] / Александр Георгиевич Смирнов.- Минск: Вышэйш. шк., 1987.- 194
6. Носов . – М.:Радиои связь. 1989.-360 с.
7. Азербаев оптоэлектроники. Перевод с японск. – М.:Мир, 1988.-288с.
8. , Кольцов оптоэлектроника. – М.:МИСИС, 1999.-400 с.
9. Оптоэлектроника. – М.:Техносфера, 2004. – 592 с.
Дополнительная
1. Гонда, С. Оптоэлектроника в вопросах и ответах / С. Гонда, Д. Сэко.— Л.: Энергоатомиздат, 1989. — 184 с.
2. Пихтин, и квантовая электроника. — М. : Высш. шк., 2001. — 573 с.
3. Оптоэлектроника видимого и инфракрасного диапазонов спектра/ Леонид Николаевич Курбатов.- М.: Изд-во МФТИ, 1999.
4. Иванов, оптоэлектронные приборы — М.: Энергоатомиздат,1988. — 448 с.
5. Прикладная оптоэлектроника/ .- М.: Техносфера, 2004.- 414
6. Шарупич, // , . — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 256 с.
7. Волноводная оптоэлектроника/ [Т. Тамир, Х. Когельник, У. Бернс и др.]; Под ред. Т.Тамира; Пер. с англ. и др.- М.: Мир, 1991.- 574с
8. Ярив, А. Введение в оптическую электронику. — М. : Высш. шк.,1983. — 398 с.
9. Гроднев, 'оптические линии связи. — М. : Радио и связь, 1990. — 223 с.
10. Смирнов, электроника и оптоэлектроника. — Минск: Высш. шк., 1987. — 196 с.
11. Васильев, электроника — Л. : Энергоатомиздат, 1990. — 176 с.
АКАДЕМИЧЕСКАЯ Политика курса
Все виды работ необходимо выполнять и защищать в указанные сроки. Студенты, не сдавшие очередное задание или получившие за его выполнение менее 50% баллов, имеют возможность отработать указанное задание по дополнительному графику. Студенты, пропустившие лабораторные занятия по уважительной причине, отрабатывают их в дополнительное время в присутствии лаборанта, после допуска преподавателя. Студенты, не выполнившие все виды работ, к экзамену не допускаются. Кроме того, при оценке учитывается активность и посещаемость студентов во время занятий.
будьте толерантны, уважайте чужое мнение. Возражения формулируйте в корректной форме. Плагиат и другие формы нечестной работы недопустимы. Недопустимы подсказывание и списывание во время сдачи СРС, промежуточного контроля и финального экзамена, копирование решенных задач другими лицами, сдача экзамена за другого студента. Студент, уличенный в фальсификации любой информации курса, несанкционированном доступе в Интранет, пользовании шпаргалками, получит итоговую оценку «F».
За консультациями по выполнению самостоятельных работ (СРС), их сдачей и защитой, а также за дополнительной информацией по пройденному материалу и всеми другими возникающими вопросами по читаемому курсу обращайтесь к преподавателю в период его офис-часов.
Оценка по буквенной системе | Цифровой эквивалент баллов | %-ное содержание | Оценка по традиционной системе |
А | 4,0 | 95-100 | Отлично |
А- | 3,67 | 90-94 | |
В+ | 3,33 | 85-89 | Хорошо |
В | 3,0 | 80-84 | |
В- | 2,67 | 75-79 | |
С+ | 2,33 | 70-74 | Удовлетворительно |
С | 2,0 | 65-69 | |
С- | 1,67 | 60-64 | |
D+ | 1,33 | 55-59 | |
D- | 1,0 | 50-54 | |
F | 0 | 0-49 | Неудовлетворительно |
I (Incomplete) | - | - | «Дисциплина не завершена» (не учитывается при вычислении GPA) |
P (Pass) | - | - | «Зачтено» (не учитывается при вычислении GPA) |
NP (No Рass) | - | - | «Не зачтено» (не учитывается при вычислении GPA) |
W (Withdrawal) | - | - | «Отказ от дисциплины» (не учитывается при вычислении GPA) |
AW (Academic Withdrawal) | Снятие с дисциплины по академическим причинам (не учитывается при вычислении GPA) | ||
AU (Audit) | - | - | «Дисциплина прослушана» (не учитывается при вычислении GPA) |
Атт. | 30-60 50-100 | Аттестован | |
Не атт. | 0-29 0-49 | Не аттестован | |
R (Retake) | - | - | Повторное изучение дисциплины |
Рассмотрено на заседании кафедры Физики твердого тела и нелинейной физики
протокол № 36 от « 10 » июня 2014 г.
Зав. кафедрой
Лектор
Карта учебно-методической обеспеченности дисциплины «Физические основы оптоэлектроники»
№ | Факультет | Код и наименование специальности | Наименование дисциплины | Авторы и название учебника | Количество в библиотеке КазНУ имени аль-Фараби | |||
основная | дополнительная | |||||||
каз. | рус. | каз. | рус. | |||||
1 | Физико-технический | «B071900 - Радиотехника, электроника и телекоммуникации» | Физические основы оптоэлектроники | Введение в оптоэлектронику/ Игорь Константинович и др Верещагин; , Л. А: Косяченко, .- М.: Высш. шк., 1991.- 191с | 1 | |||
Оптоэлектроника видимого и инфракрасного диапазонов спектра/ Леонид Николаевич Курбатов.- М.: Изд-во МФТИ, 1999. | 1 | |||||||
Прикладная оптоэлектроника/ .- М.: Техносфера, 2004.- 414 | 1 | |||||||
Квантовая электроника и оптоэлектроника: [Учеб. пособие для вузов по спец. "Автоматика и электрон."] / Александр Георгиевич Смирнов.- Минск: Вышэйш. шк., 1987.- 194 | 1 | |||||||
Волноводная оптоэлектроника/ [Т. Тамир, Х. Когельник, У. Бернс и др.]; Под ред. Т.Тамира; Пер. с англ. и др.- М.: Мир, 1991.- 574с | 1 |
