ОСНОВЫ
ФОТОНИКИ И ОПТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ
Программа
курса лекций
1. Введение. Предмет и
области приложений фотоники. Инструментальные
средства фотоники. Место фотоники
в современной физике. Актуальные проблемы и достижения фотоники
и оптических технологий (генерация сверхкоротких световых импульсов, аттосекундная физика, высокие интенсивности, миниатюризация
оптических и лазерных элементов, нанотехнологии в
оптике, высокоточные оптические измерения).
2. Излучение света.
Испускание фотонов. Источники излучения. Усиление излучения. Лазеры.
Современные тенденции развития лазерной техники: короткие импульсы, высокие
мощности, компактные лазеры.
3. Управление излучением и преобразование оптических сигналов. Нелинейно-оптические
методы. Компрессия импульсов. Многослойные и чирпированные
зеркала. Преобразование частоты..
4. Направляемые
моды. Явление полного внутреннего
отражения и волноводные моды. Частота отсечки и число направляемых мод.
Дисперсионное соотношение. Полые волноводы. Дисперсия и потери полых
волноводов.
5. Направляемые и
связанные моды. Теория связанных мод. Связанные волноводы. Периодические волноводы.
Мультиплексоры и ответвители. Волноводы на брэгговском отражении. Методы интеграции оптических
компонентов.
6. Регистрация
оптических сигналов. Оптические методы детектирования. Измерение амплитуды, длительности,
поляризации и фазы. Характеризация коротких
импульсов. FROG и SPIDER.
7. Фотонные
кристаллы.
Распространение света в периодических структурах. Дисперсионное соотношение для
одномерной периодической структуры. Фотонная запрещенная зона. Методы
изготовления фотонных кристаллов. Двумерные и трехмерные фотонные кристаллы.
Фотонные кристаллы с дефектом решетки. Фотонно-кристаллические
и дырчатые волноводы. Применения фотонных кристаллов.
8. Динамика сверхкоротких импульсов. Нелинейное уравнение Шредингера. Фазовая самомодуляция. Ударные волны огибающей.
Запаздывающий нелинейный отклик. Генерация суперконтинуума.
Многофотонная и туннельная ионизация. Филаментация сверхкоротких лазерных импульсов.
9. Передача
оптических сигналов. Направляемые волны. Типы оптических волноводов. Собственные моды
волноводов. Планарные волноводы. Волноводы с плавно изменяющимся показателем
преломления. Одномодовый режим. Полые волноводы. Моды
и оптические потери полых волноводов. Дисперсия волноводных мод. Нелинейная
оптика волноводов. Генерация сверхкоротких импульсов. Солитоны.
10. Высокоточные
измерения в оптике. Эквидистантные наборы спектральных компонент
как частотные линейки. Получение и стабилизация частотных гребенок в фемтосекундных твердотельных лазерах с синхронизацией мод. Спектральное сверхуширение
частотных гребенок. Принципы оптических измерений частоты с использованием
стабилизированных частотных гребенок.
Литература
2. H.M. Gibbs, Optical Bistability: Controlling Light with Light (Orlando:
Academic, 1985); имеется русский перевод.
3. М. Адамс, Введение в теорию оптических волноводов (Москва: Мир, 1984).
4. J.F. Reintjes, Nonlinear Optical Parametric Processes in Liquids and Gases (Orlando: Academic, 1984); имеется перевод: Дж. Райнтжес, Нелинейные оптические параметрические процессы в жидкостях и газах (Москва: Наука, 1989)
5. А.М. Желтиков, Оптика микроструктурированных волокон, Москва, Наука, 2004.