3. Распределение объема учебной дисциплины по видам учебных занятий и формы контроля
Форма обучения ____очная
| Виды занятий и формы контроля | Объем (8-й семестр) |
| Лекции, ч/нед | 2 |
| Лабораторные (практические ) занятия, ч/нед | - |
| Самостоятельные занятия, ч/нед | 2 |
| Экзамены, шт/сем | 1 |
| Зачеты, шт/сем | - |
| Общая трудоемкость дисциплины составляет по ГОС ВПО /РПД:_/_52_ часов. |
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины по ГОС ВПО, разделы дисциплины по РПД и объемы по видам занятий
| № | Разделы дисциплины по ГОС ВПО* (дидактические единицы ГОС) | Разделы дисциплины по РПД** | Объем занятий***, час | Примечания | ||||
| Л | ПЗ | ЛЗ | ||||||
| 1 | Введение | |||||||
| 2 | Физические основы квантовой электроники | |||||||
| 3 | Магнитный резонанс | |||||||
| 4 | Квантовые генераторы и усилители радиодиапазона | |||||||
| 5 | Лазеры: общие вопросы | |||||||
| 6 | Получение высокомонохроматического излучения | |||||||
| 7 | Импульсные режимы работы лазеров | |||||||
| 8 | Нелинейно-оптические преобразования частоты | |||||||
| 9 | Основные типы лазеров | |||||||
| 10 | Применения лазеров | |||||||
| 11 | Голография | |||||||
| Итого | Общая трудоемкость по ГОС ВПО: ____ час. | Общая трудоемкость: ____ час. | ___ час. | ___ час. | ___ час. | ___ час. | ___ час. | |
*Если дисциплина не относится к федеральному компоненту ГОС ВПО, то в данном столбце указывается название компонента, к которому относится дисциплина в соответствии с рабочим учебным планом (национально-региональному, элективному или факультативному).
**Для дисциплин федерального компонента ГОС ВПО названия и количество основных разделов дисциплины по РПД должны дословно совпадать с названиями и количеством разделов дисциплин по ГОС ВПО.
***Названия видов занятий и количество столбцов выбираются в соответствии с
разделом 3 РПД.
4.2. Содержание разделов дисциплины
4.2.1. Введение
Предмет «Оптические и квантовые приборы». Исторический очерк развития квантовой электроники. Краткая характеристика ее современного состояния. Роль российских ученых в ее становлении.
4.2.2. Физические основы квантовой электроники
Поглощение, спонтанное и вынужденное излучения. Коэффициенты Эйнштейна. Поглощение и усиление электромагнитного излучения веществом. Инверсия населенностей. Векторная модель атома. Тонкая и сверхтонкая структура уровней энергии. Энергетические состояния молекул.
4.2.3. Магнитный резонанс
Метод магнитного резонанса на молекулярных и атомных пучках. Атомно-лучевой спектроскоп. Применение метода. Цезиевый стандарт частоты. Принцип действия и устройство.
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Действие постоянного и радиочастотного магнитного полей. Уравнения Блоха. Спин-решеточная и спин-спиновая релаксации. Методы наблюдения ЯМР. Автодинный метод. Метод скрещенных катушек Блоха. Импульсные методы наблюдения ЯМР. Спиновое эхо. Фурье спектроскопия ЯМР. Применения ЯМР. ЯМР томограф.
Явление электронного парамагнитного резонанса (ЭНР). Объекты исследования ЭПР. Техника наблюдения парамагнитного резонанса.
Явление оптической накачки (двойной радиооптический резонанс). Наблюдение оптической накачки в парах щелочных металлов. Буферные газы и покрытия на стенках ячейки. Установки с z и ρ лучами. Магнитометры. Стандарт частоты на рубидии.
4.2.4. Квантовые генераторы и усилители радиодиапазона
Молекулярные и атомные генераторы.
Водородный генератор. Сверхтонкая структура и схема зеемановских уровней основного состояния атомов водорода. Сортировка атомов по состояниям. Устройство водородного генератора.
Квантовые парамагнитные усилители. Накачка и устройство основных типов парамагнитных усилителей. Характеристики парамагнитных усилителей (коэффициент усиления, полоса пропускания, диапазон перестройки частоты). Шум-фактор парамагнитных усилителей.
4.2.5. Лазеры
4.2.5.1. Общие вопросы
Обобщенная функциональная схема лазера.
Моды открытого резонатора. Резонатор с плоскими зеркалами. Расчет мод резонатора методом Фокса и Ли. Поперечные и продольные моды.
Резонаторы со сферическими зеркалами. Пучки Эрмита-Гаусса. Диаграмма устойчивости. Согласование мод резонаторов. Распространение гауссова пучка через оптические системы. Комплексный параметр пучка.
Селекция поперечных типов колебаний.
Селекция продольных типов колебаний. Одночастотный режим работы лазера. Система автоматического поддержания одночастотного режима (АПРС).
4.2.5.2. Получение высокомонохроматического излучения
Стабилизация частоты лазеров. Провал Лэмба. Схема гелий-неонового лазера со стабилизацией частоты излучения по линиям поглощения 127I2.
Нелинейная лазерная спектроскопия. Метод нелинейного насыщения поглощения.
Единый эталон времени, длины, частоты.
Перестройка частоты лазеров. Схема непрерывного лазера на красителе с перестройкой частоты излучении.
4.2.5.3. Импульсные режимы работы лазеров
- Режим свободной генерации.
- Режим модуляции добротности резонатора. Модуляторов добротности, используемые в схемах лазера (вращающаяся призма, насыщающийся фильтр, электрооптический затвор, акустооптический затвор).
- Режим синхронизации мод. Схема лазера с активной синхронизацией мод.
- Получение импульсов излучения пикосекундной длительности. Пассивная синхронизация мод. Схема выделения одиночного импульса светового импульса пикосекундной длительности.
- Получение импульсов фемтосекундной длительности. Линейная модуляция частоты («чирп» частоты) в области максимума мощности светового импульса. Компенсация «чирпов» частоты.
4.2.5.4. Нелинейно-оптические преобразования частоты
Нелинейные оптические эффекты. Фазовый синхронизм. Удвоение частоты, получение суммарной и разностной частот. Параметрическая генерация.
4.2.5.5. Основные типы лазеров
Газовые лазеры. Гелий-неоновый лазер, аргоновый лазер, СО2 лазер.
Твердотельные лазеры. Трехуровневый и четырехуровневый методы создания инверсии населенностей. Устройство твердотельного лазера. Система накачки. Лазеры на рубине. Лазеры на стекле, активированном неодимом. Лазеры на иттрий алюминиевом гранате с примесью неодима. Волоконные лазеры.
Полупроводниковые лазеры.
4.2.5.6. Применения лазеров
Технологические применения лазеров. Использования лазеров в задачах измерения длины. Оптическая запись цифровой информации.
4.2.6. Голография
Голографический эксперимент. Запись и воспроизведение голограмм. Основное уравнение голографии. Голограмма точечного объекта. Голограмма плоскости. Возможные применения.
Классификация голографических схем. Схема Габора. Голография Фурье. Безлинзовая Фурье-голография.
Материалы для записи голограмм. Фотопленка. Кривая почернения. Модуляция передаточной функции. Эффективность голограмм. Амплитудные и фазовые голограммы. Объемные голограммы.
Понятие о когерентности источника. Временная и пространственная когерентность. Требования к когерентности источника в голографии.
Голографическая интерферометрия. Метод реального времени. Метод двух экспозиций. Локализация полос в голографической интерферометрии. Голографические методы определения рельефа поверхности.
5. Лабораторный практикум – не предусмотрен
6. Практические занятия – не предусмотрены.
7. Курсовой проект (курсовая работа) – не предусмотрен.
8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
8.1. Рекомендуемая литература
Основная:
1. Дудкин В.И., Пахомов Л.Н. Квантовая электроника. Приборы и их применение: Учебное пособие. - М.: Техносфера, 2006,- 432 с. ISBN 5-94836-076-8
2. Дудкин В.И., Пахомов Л.Н. Основы квантовой электроники. — СПб.: изд. СПбГТУ, 2001,-307с.
Дополнительная:
1. Рябов С.Г., Торопкин Г.Н., Усольцев И.Ф. Приборы квантовой электроники. - М.: Радио и связь, 1985, -280с.
8.2. Технические средства обеспечения дисциплины – не требуются.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины – не требуется
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Текущий контроль знаний осуществляется в рамках лабораторного практикума при допуске студентов к выполнению очередной работы и при защите отчетов.
1.3.07 Дисциплина Б3.В.07 «Устройства СВЧ и антенны»
Общая трудоёмкость изучения дисциплины составляет 2 зач. ед. (78 часов)
I. Цели и задачи изучения дисциплины
Освоение студентами принципами работы устройств СВЧ и антенн, изучение аналитических и численных методов их расчета. Ознакомление студентов с основными типами антенн и устройств СВЧ и областями их применения. Привитие навыков проведения экспериментальных исследований в лабораторных условиях.