Кто читает:: Департамент физики

Статус:: Курс обязательный

Когда читается:: 1-й курс, 3, 4 модуль

Преподаватель

Крыжановская Наталья Владимировна

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Нанофотоника - это активно развивающаяся область науки, направленная на исследование физических явлений, определяющих поведение света в нанометровом масштабе и взаимодействие нанообъектов со светом. Прикладным аспектом нанофотоники является разработка наноструктурированных устройств и приборов генерации, усиления, модуляции, передачи и детектирования электромагнитного излучения: полупроводниковых и сверхпроводниковых источников и детекторов электромагнитного излучения, светодиодов на основе полупроводниковых гетероструктур, твердотельных и органических лазеров, наноантенн и пр.Курс «Введение в нанофотонику» знакомит студентов с физическими основами взаимодействия света с нанообъектами, работы приборов на основе этих явлений, а также с последними разработками Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники в области полупроводниковых лазеров на основе квантовых гетероструктур НИУ ВШЭ Санкт-Петербург.

Цель освоения дисциплины

Изучение физических основ нанофотоники, методов создания нанофотонных структур, экспериментальных методов их исследования и области практического использования, возможности расширения элементной базы оптоэлектроники.

Планируемые результаты обучения

знание основных терминов и определений, знание и понимание предмета изучения нанофотоники, совокупности явлений нанофотоники.
знание особенностей процессов взаимодействия оптического излучения с различными объектами нанофотоники
иметь представление о методах расчета и создания различных фотонных приборов на основе диэлектрических, полупроводниковых и металлических структур нанометровых размеров
знание элементов волновой оптики: монохроматические волны, интерференция и дифракция, отражение и преломление, взаимодействие света со средой
Повтор и более глубокое понимание описания электромагнитных волн с помощью уравнений Максвелла в среде, материальные уравнения. Оптические свойства различных сред. Классификация сред в зависимости от знака величин диэлектрической и магнитной проницаемости. Метаматериалы и их некоторые свойства. Электродинамика сред с отрицательными диэлектрической и магнитной проницаемостями. Метаповерхности. Применение метаматериалов
Знание основных технологических методов создания структур нанофотоники, их ограничения и приборная база. Чистые помещения. Химическая подготовка образцов. Литография. Напыление металлов. Травление. Осаждение диэлектриков. Эпитаксия. Оксидирование. Методы характеризации структур.
Понимание принципа возникновения запрещённой зоны в фотонных кристаллах, знание их классификация по размерности, методов изготовления. Понимание дисперсионных диаграмм фотонных кристаллов.
Знание процессов синтеза и свойств реальных фотонных кристаллов, структуры яблоновита, структуры типа «поленица». Дефекты в фотонных кристаллах. Фотонно-кристаллические волокна. Применение фотонных кристаллов
Представление об основах интегральной оптики. Планарные волноводы. Потери в волноводах. Элементы ввода/вывода в волноводах. Связывание в волноводах.
Знать статистику фотонов различных источников излучения (тепловые источники, когерентный свет, источники одиночных фотонов), распределение Пуассона, статистика Бозе-Эйнштейна, статистика Фока. Понимать эксперимент ХБТ. Иметь представление об антикорреляционном параметре. Знать характеристики идеального источника одиночных фотонов. Знать современные подходы для реализации ИОФ.

Содержание учебной дисциплины

Введение
Элементы волновой оптики
Электромагнитная оптика. Метаматериалы.
Технологические аспекты создания объектов нанофотоники
Фотонные кристаллы. Лекция 1
Фотонные кристаллы. Лекция 2.
Наноплазмоника. Лекция 1.
Наноплазмоника. Лекция 2.
Интегральная оптика.
Оптические резонаторы
Оптические процессоры.
Источники одиночных фотонов.
Квантовые процессоры.

Элементы контроля

Коллоквиум
Practice work
Расчет параметров волновода для обеспечения волноводного эффекта в одномодовом режиме с минимизацией потерь при распространении без учета поляризации по параметрам индивидуального задания.
Colloquium

Промежуточная аттестация

2025/2026 4th module
0.4 * Коллоквиум + 0.1 * Practice work + 0.5 * Colloquium

Список литературы

Авторы

Крыжановская Наталья Владимировна
Журихина Валентина Владимировна

Магистерская программа «Физика»

Контакты

Введение в нанофотонику

Преподаватель

Программа дисциплины