Приложение 4 к приказу № 23 осн от 14 марта 2011 г.

Приложение 4
к приказу № 23 осн от 14 марта 2011 г.

Лазеры с управляемыми параметрами
Лектор: д.ф.-м..н., профессор Наний Олег Евгеньевич (кафедра оптики и спектроскопии физического факультета МГУ)
Код курса:		Аннотация курса В рамках данного лекционного курса студенты познакомятся с физическими основами действия различных типов современных лазеров и с методами управления характеристиками их излучения. Изложены методы получения высокостабильного одночастотного излучения в твердотельных и полупроводниковых лазерах, методы получения ультракоротких импульсов и импульсов заданной формы. Описаны особенности работы волоконных лазеров, полупроводниковых лазеров различных типов, твердотельных чип-лазеров.
Статус:	обязательный
Аудитория:	специальный
Специализация:	Фундаментальная оптика, спектроскопия и лазерная физика
Семестр:
Трудоёмкость:	4 з.е.
Лекций:	36 часов
Семинаров:
Практ. занятий:
Отчётность:	зачет, экзамен
Начальные компетенции:	М-ПК-1, М-ПК-6
Приобретаемые компетенции:	М-ПК-3, М-ПК-4
Приобретаемые знания и умения	В результате освоения дисциплины обучающийся должен будет знать физические принципы усиления света при вынужденном излучении и рассеянии света, принципы работы волоконно-оптических усилителей и лазеров, методы управления временными, спектральными и поляризационными характеристиками излучения лазеров.
Образовательные технологии	Разработана электронная версия курса для презентации с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования.
Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП	Курс логически взаимосвязан с курсами «Оптические методы в информатике», «Когерентная оптика», «Введение в волоконную и интегральную оптику».
Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего	Научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа, курсовая работа, дисциплина «Введение в волоконную и интегральную оптику».
Основные учебные пособия, обеспечивающие курс	1. Корниенко Л.С., Наний О.Е. Физика лазеров, М.: Издательство МГУ, 1996. 2. В.Г.Воронин, О.Е.Наний Основы нелинейной волоконной оптики. М.: Изд-во МГУ, 2004. 3. О.Е. Наний, А.Н. Туркин. Оптические методы в информатике, М., Университетская книга, 2010. 4. Короленко П.В. Оптика когерентного излучения. М.: Издательство Московского университета, 1998.
Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс	1. В.Г.Воронин, О.Е.Наний, А.А.Кулик, А.Н.Туркин. Оптический рефлектометр. 2007. Описание лабораторной работы. Физический факультет МГУ. 2. Быков В.П., Силичев О.О. Лазерные резонаторы. М., Физматлит, 2003. 3. Айхлер Ю, Айхлер Г.-И. Мир физики и техники. Лазеры Исполнение, управление, применение. М.: Техносфера. 2008. 4. Пихтин А.Н. Оптическая и квантовая электроника. М.: «Высшая школа», 2001. 5. Тарасов Л.В. Физика лазера, Изд.2-е. М., «Либроком», 2009.
Основные научные статьи, обеспечивающие курс	1. Наний О.Е., Кравцов Н.В. Высокостабильные одночастотные твердотельные лазеры, Квантовая электроника, 1993, т.20, в. 4, с. 322-344. 2. Кравцов Н.В. Основные тенденции развития твердотельных лазеров с полупроводниковой накачкой, Квантовая электроника, 2001, т.31, №8, с. 661-677. 3. Воронин В.Г., Наний О.Е., Полиектова Н.А. Перспективы практического применения волоконно-оптических параметрических усилителей. // Lightwave Russian Edition, 2007, №1, сс. 51-56. 4. Крюков П.Г. Лазеры ультракоротких импульсов. // Квантовая электроника, т.31, №2, сс.95-103. 5. Курков А.С., Наний О.Е. Эрбиевые волоконно-оптические усилители. // Lightwave Russian Edition, 2003, №1, сс.14-19. 6. Наний О.Е. Оптические передатчики // Lightwave Russian Edition, 2003, № 2, с. 48. 7. Убайдуллаев Р.Р. Протяженные ВОЛС на основе EDFA // Lightwave Russian Edition, 2003, № 1, сc. 22-28. 8. Величко М.А., Наний О.Е., Сусьян А.А. Новые форматы модуляции в волоконно-оптических системах связи // Lightwave Russian Edition, 2005, № 4, сс.21-30. 9. Наний О.Е. Оптические передатчики с перестраиваемой длиной волны излучения для DWDM-сетей связи. Часть 1 // Lightwave Russian Edition, 2006, № 1, с. 51–56; Часть 2 // Lightwave Russian Edition, 2006, № 3, сс.53-56. 10. Наний О.Е. Феноменологическая модель многоканальных твердотельных лазеров и ее использование для описания стационарных режимов генерации кольцевых и линейных лазеров. Квантовая электроника, т.23, в.1, 1996, сс.17-20/
Программное обеспечение и ресурсы в интернете
Контроль успеваемости	Промежуточная аттестация проводится на 8 неделе осеннего семестра в форме самостоятельной работы с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса. Текущая аттестация проводится еженедельно. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, активность студентов на лекциях.
Фонды оценочных средств	Контрольные вопросы к самостоятельной работе, экзаменационные вопросы, задачи и практические задания.
Структура и содержание дисциплины
Раздел	Неделя
Лазеры с управляемыми параметрами. Controlled lasers
Одночастотные лазеры. Методы селекции продольных мод. Перестраиваемые лазеры. Твердотельные, волоконные и полупроводниковые одночастотные лазеры. Кольцевые чип-лазеры.
Одночастотные лазеры. Квантовый предел ширины линии – формула Шавлова. Модифицированная формула Шавлова в полупроводниковых лазерах.
Одночастотные лазеры. Техническая ширина линии излучения лазера. Методы ее сокращения. Измерение спектральных характеристик лазера и стабильности частоты. Параметр Аллана.
Модуляция излучения лазеров. Внешняя модуляция. Амплитудная, фазовая и квадратурная модуляция. Модулятор Маха-Цендера. Электроабсорбционный модулятор. Непрерывные лазеры с внешней модуляцией. Оптическая передача информации и оптические сигналы.
Кинетические уравнения одночастотного лазера. Полупроводниковые лазеры с прямой модуляцией. Переходные процессы и паразитная частотная модуляция в оптических передетчиках на основе лазеров с прямой модуляцией (ЛПМ). Методы уменьшения искажений в ЛПМ. Лазеры с управляемым «чирпом».
Модуляция добротности. Условие генерации гигантского импульса при модуляции добротности лазера. Активная и пассивная модуляция добротности. Минимальная длительность импульса. Частота следования, пиковая и средняя мощность импульсов. Режим разгрузки резонатора. Совмещенный режим.
Нормированные балансные уравнения. Фазовый портрет собственных колебаний излучения лазеров. Стационарные решения и их устойчивость. Модуляция мощности излучения гармоническим воздействием. Частота малых колебаний, релаксационные колебания. Устойчивость стационарных решений при внутрирезонаторной ГВГ и при помещении в резонатор насыщающегося поглотителя.
Виды и применение многоканальных лазеров. Нормированные скоростные уравнения многоканальных лазеров. Устойчивость многоканальной генерации. Влияние коэффициента кросс-насыщения на устойчивость многоканальной генерации.
Двухчастотные лазеры. Стабилизация двухчастотного режима в моноблочных твердотельных лазерах. Двухцветные лазеры и многоцветные лазеры.
Двунаправленные кольцевые лазеры. Стабилизация двунаправленного режима в кольцевых лазерах. Автомодуляционные режимы генерации ТКЛ. Лазерные гироскопы: частотная характеристика, захват частоты в лазерном гироскопе. Невзаимные эффекты. Нелинейные невзаимные эффекты.
Однонаправленные кольцевые лазеры. Стабилизация однонаправленного режима в кольцевых лазерах. ТКЛ с неплоским резонатором. Однонаправленные ТКЛ с акустооптическим невзаимным эффектом. Усиление АО невзаимности при использовании резонатора по дифрагированному лучу.
Метод обобщенных мод кольцевых лазеров. Обобщенные моды ТКЛ с неплоским резонатором. Лазер с акустооптическим модулятором и самовозвращением дифрагированного луча.
Синхронизация мод (СМ) лазеров. Характер временных зависимостей излучения лазера при СМ. Активная и пассивная синхронизация мод. Акустооптическая синхронизация мод.
Виды пассивной СМ. «Метод Керровской линзы» для СМ. Пространственно-временной подход к описанию синхронизации мод. Роль дисперсии и ФСМ при синхронизации мод, «солитонный лазер».
Быстрое переключение каналов генерации лазеров. Методы управления формой импульсов излучения лазеров. Оптические сигнал-генераторы.
Связанные лазеры, взаимная синхронизация лазеров, системы задающий генератор-лазер усилитель.
Измерение параметров лазерного излучения. Методы измерения ширины полосы излучения лазеров. Методы измерения длительности и формы импульсов.
Применения лазеров. Лазерный гироскоп. Лазерные датчики. Волоконно-оптические системы связи.

Дата добавления: 2015-09-29