Физическая оптика ФОТОНИКА. Лекция 1: Введение презентация

Содержание

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.

Слайд 1Физическая оптика «ФОТОНИКА»
А.В. Шамрай, д.ф.- м.н.
Курс лекций
2014 г.

Слайд 2Преподаватель
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

Слайд 3Содержание курса лекций
Базовые фундаментальные понятия классической и квантовой оптики.
Основные практические применения.
Новые

направления и тенденции развития оптики (фотоника).

Слайд 4Требования для экзамена
Активность в решение и защите домашних заданий (экзамен автоматом)
Устный

экзамен: теоретический вопрос + решение задачи

Слайд 5Лекция 1: Введение

Слайд 6Развитие 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

Телескоп Г. Галилея

Слайд 7Что такое фотоника?
Термин возник в области информационных технологий по аналогии с

электроникой.
Электроника - генерация и управления электронами.
Фотоника - генерация и управление фотонами


Оптика

Электроника

ФОТОНИКА
- Электрооптика
- Оптоэлектроника
- Квантовая электроника
- Оптические телеком.
- Оптические датчики
- Оптические технологии

Слайд 8


«Фотоника» - производная слова фотон
Лучевая оптика
Скалярная
волновая оптика
Электромагнитная
оптика
Квантовая оптика
Условия когда
проявляются


квантовые свойства

Eph = hν = hc/λ > kT

при ком. темп. 300 K
ν = 6 THz

Слайд 9Электромагнитная шкала

Слайд 10Закон Мура
Electronics magazine, 19 апреля 1965

Слайд 11Рост температуры процессора с ростом частоты

Слайд 12Электронные интегральные схемы или оптические

Слайд 13Ключевые компоненты и технологии
Изобретение когерентных источников света (LASER).

Слайд 14Ключевые компоненты и технологии
Создание оптических волноводов с низкими потерями (оптическое волокно).

Слайд 15Области 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

Слайд 16Области применения
Кремниевые интегральные схемы
симбиоз фотоники и электроники
уменьшение радиуса поворота волноводов

Слайд 17Области применения
Биомедицинские применения
Новая быстро развивающаяся область

Слайд 18Области применения
Уникальное научное оборудование








Lawrence Livermore Laboratory построен лазер с пиковой мощностью

более 1015 Вт

Слайд 19Области применения
Обработка материалов








Слайд 20Области применения
Энергетика








Слайд 21Области применения
Новые материалы
Органическая (полимерная) фотоника
Фотонные кристаллы и метаматериалы








Слайд 22Новая физика
Нано Новые необычные свойства






Быстрее скорости света



Слайд 23Лекция 1: Лучевая оптика

Слайд 24


«Фотоника» - производная слова фотон
Лучевая оптика
Скалярная
волновая оптика
Электромагнитная
оптика
Квантовая оптика
Условия когда
проявляются


квантовые свойства

Eph = hν = hc/λ > kT

при ком. темп. 300 K
ν = 6 THz

Слайд 25Лучевая оптика (геометрическая оптика)
Оперирует с понятием лучей, независимых друг от друга и

подчиняющихся определенным законам распространения.
Луч –абстрактное понятие , а геометрическая оптика предельный случай λ 0 (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.

Слайд 26Постулаты геометрической оптики
Свет распространяется в виде независимых лучей
Показатель преломления определяет скорость

распространения света

Принцип Ферма (1660)

V= c/n

Свет распространяется по пути, для прохождения которого требуется минимальное время

Пьер Ферма


Принцип минимальной оптической длины


Слайд 27Лучи
Однородная среда [n( r )= const]
Луч прямая

Неоднородная среда
В неоднородной среде луч

изгибается в сторону увеличения показателя преломления





n= f(r)

A

B

Слайд 28Законы геометрической оптики
Закон преломления (Закон Снелла XVII век)







Закон отражение (вывести самостоятельно)

Экстремум

означает не только минимум
Пример: отражение от эллиптической поверхности



Слайд 29Построение 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



Слайд 30Построение изображений
Сферическое зеркало





Увеличение
Отрицательное для перевернутого изображения

Слайд 31Построение изображений
Преломление на сферической поверхности
(параксиальное приближение)







Сферическая линза

Сопряженные плоскости
Тонкая линза - толщина

мала по сравнению с радиусом кривизны

Слайд 32Построение изображений
Тонкая линза




Слайд 33Аберрации
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





Слайд 34Матричная оптика

Вывести формулу системы двух линз

Похожие презентации

Конические зубчатые передачи. Расчет конических зубчатых передач 572
Physics of Semiconductor Devices 305
Методы эффективного управления инверторами напряжения в приводах переменного тока 419
Концепция микромира 571
Законы Ньютона 678
Конструкция двигателя НК-8-2У 825

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика