Оптические и лазерные приборы (Название дисциплины; индекс(ы) дисциплины в учебном(ых) плане(ах) для которых читается дисциплина. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ЭИУ1-КФ(сокращенное название обеспечивающей кафедры) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ст. преподаватель , 8(484) 57-81-88, *****@***ru (Должность, ученая степень, Ф. И.О. разработчиков УМК, контактные телефоны, адрес электронной почты разработчика - при ее наличии) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Виды и объем занятий по дисциплине
(Общая трудоемкость дисциплины в часах по семестрам, с перечислением всех видов занятий и соответствующего количества часов по учебному плану направления или специальности; форма отчетности по семестрам - экзамен, зачет, дифф. зачет) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Цель - планируемые результаты изучения дисциплины: Студент должен знать: - закон распространения света в оптических системах; - назначение оптических систем; - классификацию источников излучения. Студент должен уметь: - обосновать выбор готовых оптических и лазерных средств для контроля элементов радиоаппаратуры, а также в рассчитывать и составлять оптические системы из типовых элементов. Студент должен получить навыки: - работать с оптическим микроскопом; - работать с лазерным эллипсометрическим микроскопом; - построение оптических схем с использованием фотодиодов и фототранзисторов. (цель преподавания дисциплины, требуемые результаты изучения дисциплины) |
Место дисциплины в образовательной программе 1. Предшествующие дисциплины (Приводится перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых студентами необходимо для изучения данной дисциплины.) - физика; - химия; - математический анализ. 2. Является основой для дисциплин: (использование дисциплины в последующем образовательном процессе) - физические основы микроэлектроники; - электроника и микроэлектроника. |
Структура и ключевые понятия дисциплины: 1. Основные понятия и законы физической оптики. Оптическое излучение - электромагнитные волны. Амплитуда, фаза, длина волны, скорость света. Спектр электромагнитных волн. Монохроматическое и полихроматическое излучение. Поляризованное излучение, виды поляризации. Когерентное излучение Закон прямолинейного распространения света в однородной среде. Закон преломления, показатель преломления, явление дисперсии полихроматического света. Закон отражения, явление полного внутреннего отражения. Отражение и преломление поляризованных волн с позиции электромагнитной теории. Формулы Френкеля (коэффициенты отражения и пропускания). Закон Брюстера. Основы эллипсометрии. Определение явлений интерференции. Двухлучевая интерференция, векторное представление. Основные виды интерференционных полос: полосы равной толщины, полосы равного наклона, полосы равного хроматического порядка. Ширина интерференционных полос. Контраст интерференционной картины и причины его снижения. Многолучевая интерференция, векторное представление. Контраст интерференционной картины. Определение явления дифракции. Принцип Гюйгенса. Дифракция Френкеля зонная пластинка. Дифракция Фраугофера на круглом отверстии и система щелей (дифракционная решетка). 2. Основные понятия и законы геометрической оптики. Общие свойства оптических систем. Светящаяся точка, луч, пучок лучей, волновой фронт. Виды пучков и фронтов. Предмет, оптическая система, изображение действительное и мнимое, линейное увеличение, пространства предметов и изображение. Правила знаков. Параксиальная область. Сферические и плоские преломляющие и отражающие поверхности. Графическое построение изображения предметной точки. Кардинальные элементы идеальной оптической системы (главные и фокальные плоскости, главные точки, фокусы). Графическое построение изображения предметной точки и хода лучей. Формула Ньютона и формула отрезков. Ограничение пучков лучей в оптических системах. Апертурная диафрагма, входной и выходной зрачки, полевая диафрагма. Графическое нахождение апертурной диафрагмы. Виньетирование. Разрешающая способность. Аберрации оптических систем. 3. Типовые детали оптических систем. Линзы, плоскопараллельные пластинки, клинья, зеркала, волоконные элементы и светодиоды, оптические растры. Материалы, применяемые при изготовлении оптических деталей, и их характеристики. Светофильтры, их характеристики. Интегральный коэффициент пропускания. 4. Типовые оптические приборы. Лупа. Понятие видимого увеличения. Микроскоп и его характеристики. Бинокулярные микроскопы. Измерительные микроскопы. Чувствительность продольной и поперечной наводок, выполняемых визуальным способом. Стереоскопические микроскопы. Основные типы и технические характеристики визуальных микроскопов, применяемых при сборке и контроле интегральных микросхем. Зрительные трубы Келера и Галилея; их особенности и основные характеристики. Применение зрительных труб для повышения чувствительности поперечной наводки. Фотографическая система и ее характеристики. Схема фотоаппарата с зеркальным визиром. Фотографический способ изготовления эмульсионных фотошаблонов интегральных микросхем, микрорепродукционные объективы. Системы расширения и фокусировки лазерного пучка Рекомендации по использованию готовых оптических узлов для компановки систем. Эпи - и диапроекционные системы, их значение и устройство. Основные характеристики. Основные марки и технические характеристики проекторов, применяемых при контроле внешнего вида и топологии интегральных микросхем. Микростереопроекторы. Лазерный микропроектор. Телевизионный проектор. Устройство для контроля интегральных микросхем, основанное на оптической фильтрации (некогерентные и когерентные) 5. Фотометрические понятия и единицы. Спектральная характеристика потока излучения. Энергетические и фотометрические величины и их единицы, связь меду ними. Освещенность, создаваемая протяженным и точечным источником. Освещенность изображения точечного источника, построенного оптической системой. Вторичный излучатель. 6. Источники излучения. Вынужденное излучение. Лазеры. Тепловые источники. Абсолютно черное тело. Законы излучения абсолютно черного тела. Единая изометрическая кривая. Определение потока излучения в заданной области спектра. Серое тело, коэффициент излучения. Характеристики и конструкция глобара, керамического источника, штифта Нерста, Солнца, лампы накаливания. Газоразрядные источники. Физические основы их излучения. Характеристики и конструкция спектральных ламп, ксеноновых и ртутно-накальных ламп. Генерация вынужденного излучения. Лазеры. Физические основы их излучения. Основные характеристики и конструкции наиболее применяемых лазеров, режимы их работы. 7. Приемники излучения. Основные характеристики приемников. Глаз и его основные свойства. Стереоэффект. Фотоматериалы: конструкция, свойства и характеристики. Тепловые приемники: болометры, термоэлементы, пироэлектрики; конструкция, характеристики. Фотонные приемники: фотоэлементы, фотоумножители, электронно-оптические преобразователи фотодиоды и фоторезисторы. 8. Лазерные и оптические методы контроля в производстве интегральных схем. Способы измерения толщины эпитаксиальных слоев. Инфракрасная интерференция, применение ее для определения толщины пленок. Интерферометр Майкельсона. Элипсометрия. Метод окрашивания шлифа. Методы контроля плоскостности и качества полированных поверхностей. Контроль плоскостности поверхности интерференционными методами. Контроль качества полированных поверхностей по картинам отражения когерентного света лазера и по интенсивности отраженного монохроматического света. (основные модули дисциплины и ее ключевые понятия в соответствии с образовательным стандартом) |
