Презентация Физическая оптика «ФОТОНИКА». Лекция 1: Введение онлайн

Содержание слайда: Физическая оптика «ФОТОНИКА» А.В. Шамрай, д.ф.- м.н. Курс лекций 2014 г.

Содержание слайда: Преподаватель Преподаватель Шамрай Александр Валерьевич д.ф.-м.н., ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН Книги Борн М. Вольф Э. Основы оптики. Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика: Учебник (МГУ) Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика. 1996. Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. Ландсберг, Г. С. Оптика : учеб. пособие для вузов / Г. С. Ландсберг .— Изд. 5-е, перераб., доп. — М. : Наука, 1976 — 926 с. Фриман, Роджер. Волоконно-оптические систе-мы связи / Р. Фриман ; пер. с англ. под ред. Н. Н. Слепова .— 3-е изд., доп .— М. : Техносфера, 2006 .— 495 с Интернет ресурсы http://optdesign.narod.ru/book.htm http://www.ph4s.ru/book_ph_opt_volok.html http://x311.siteedit.ru/books

Содержание слайда: Содержание курса лекций Базовые фундаментальные понятия классической и квантовой оптики. Основные практические применения. Новые направления и тенденции развития оптики (фотоника).

Содержание слайда: Требования для экзамена Активность в решение и защите домашних заданий (экзамен автоматом) Устный экзамен: теоретический вопрос + решение задачи

Содержание слайда: Лекция 1: Введение

Содержание слайда: Развитие оптики Древняя греция (Пифагор, Платон, Аристотель) Прямолинейное распространение лучей, закон отражения Законы преломления не удалось объяснить Оптические приборы (Г. Галилей) Природа света Корпускулярная (Ньютон) Волновая (Юнг, Френель) Электромагнитная (Максвелл) Взаимодействие света с веществом Квантовая теория света Оптика в информационных технологиях Связь Память Датчики

Содержание слайда: Что такое фотоника? Термин возник в области информационных технологий по аналогии с электроникой. Электроника - генерация и управления электронами. Фотоника - генерация и управление фотонами

Содержание слайда: «Фотоника» - производная слова фотон

Содержание слайда: Электромагнитная шкала

Содержание слайда: Закон Мура

Содержание слайда: Рост температуры процессора с ростом частоты

Содержание слайда: Электронные интегральные схемы или оптические

Содержание слайда: Ключевые компоненты и технологии

Содержание слайда: Ключевые компоненты и технологии

Содержание слайда: Области применения Информационные технологии Увеличение скорости управления светом Уменьшение размеров устройств Управление света светом Новые применения Медицина Спектроскопия с высоким временным и пространственным разрешением Уникальное научное оборудование Обработка материалов Энергетика Новые оптические материалы

Содержание слайда: Области применения Кремниевые интегральные схемы симбиоз фотоники и электроники уменьшение радиуса поворота волноводов

Содержание слайда: Области применения Биомедицинские применения Новая быстро развивающаяся область

Содержание слайда: Области применения Уникальное научное оборудование Lawrence Livermore Laboratory построен лазер с пиковой мощностью более 1015 Вт

Содержание слайда: Области применения Обработка материалов

Содержание слайда: Области применения Энергетика

Содержание слайда: Области применения Новые материалы Органическая (полимерная) фотоника Фотонные кристаллы и метаматериалы

Содержание слайда: Новая физика Нано Новые необычные свойства Быстрее скорости света

Содержание слайда: Лекция 1: Лучевая оптика

Содержание слайда: «Фотоника» - производная слова фотон

Содержание слайда: Лучевая оптика (геометрическая оптика) Оперирует с понятием лучей, независимых друг от друга и подчиняющихся определенным законам распространения. Луч –абстрактное понятие , а геометрическая оптика предельный случай длина волны гораздо меньше размеров объектов) В изотропных средах (стекло, воздух) лучи эквивалентны направлению распространения света Применяется для расчета оптических систем формирования изображений (объективы, микроскопы, телескопы и т.п.

Содержание слайда: Постулаты геометрической оптики Свет распространяется в виде независимых лучей Показатель преломления определяет скорость распространения света Принцип Ферма (1660)

Содержание слайда: Лучи Однородная среда [n( r )= const] Луч прямая Неоднородная среда В неоднородной среде луч изгибается в сторону увеличения показателя преломления

Содержание слайда: Законы геометрической оптики Закон преломления (Закон Снелла XVII век) Закон отражение (вывести самостоятельно) Экстремум означает не только минимум Пример: отражение от эллиптической поверхности

Содержание слайда: Построение изображений Точка в точку - точечные изображения (стигматическое, волновая поверхность сфера) Точка – источник расходящихся лучей Параболическое зеркало F –фокус Фокус положительный Сферическое зеркало Для параксиальных лучей (малый угол к оптической оси R – отрицательный для вогнутой поверхности и Положительный для выпуклой

Содержание слайда: Построение изображений Сферическое зеркало

Содержание слайда: Построение изображений Преломление на сферической поверхности (параксиальное приближение) Сферическая линза

Содержание слайда: Построение изображений Тонкая линза

Содержание слайда: Аберрации Ошибки, или погрешности изображения, вызываемые отклонением луча от направления в идеальной оптической системе. Сферическая Кома (греч. волосы) Без нарушения симметрии Для удаленных от оси точек Астигматизм Кривизна поля Дисторсия Хроматическая

Содержание слайда: Матричная оптика