Опд. Ф. 07 - оптическое материаловедение (мочалов И. В. , ефимов А. М. , немилов С. В. )

Содержание государственного экзамена по специальности

Тематика экзаменационных вопросов соответствует избранным разделам из учебных программ следующих дисциплин учебного плана подготовки бакалавров по направлению подготовки 200600 – Фотоника и оптоинформатика:

1. ЕН.Ф.06 – Оптическая физика (Жукова Е.В.)

2. ОПД.Ф.06 - Теория информации и информационных систем (Гуров И.П.)

ОПД.Ф.07 - Оптическое материаловедение (Мочалов И.В., Ефимов А.М., Немилов С.В.)

4. ОПД.Ф.08 - Основы фотоники (Сидоров А.И. и Маргарянц Н.Б.)

5. ОПД.Ф.09 - Основы оптоинформатики (Беспалов В.Г.)

6. СД.03 - Волноводная фотоника (Никоноров Н.В.)

7. СД.02- Лазерные, нелинейные и регистрирующие среды (Арбузов В.И., Мочалов И.В.)

8. Стеклообразные полупроводники для фотоники (Ефимов А.М.)

9. ЕН.Ф.07 - Физика твёрдого тела (Сидоров А.И.)

 

Вопросы к государственному экзамену по специальности

ЕН.Ф.06 - Оптическая физика

1. Электромагнитное поле. Физический смысл и содержание уравнений Максвелла.

2. Волновое уравнение. Свойства электромагнитной волны.

3. Энергия поля электромагнитной волны. Вектор Умова-Пойтинга.

4. Состояния поляризации плоской гармонической волны. Эллиптическая, круговая, линейная поляризации.

5. Излучение гармонического осциллятора. Гармоническая сферическая волна и ее характеристики.

6. Основные фотометрические величины (световой поток, сила света, яркость, светимость, освещенность) и единицы их измерения.

7. Интерференция света: основные соотношения и характеристики интерференционного поля. Типы интерференционных полос.

8. Видность интерференционной картины. Временная и пространственная когерентность.

9. Многолучевая интерференция. Формула Эйри. Интерферометр Фабри-Перо.

10. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зонная пластинка.

11. Дифракция на круглом отверстии, круглом экране и на прямолинейном крае непрозрачного экрана.

12. Дифракция на щели и прямоугольном отверстии.

13. Отражение и преломление электромагнитной волны на границе двух диэлектриков. Формулы Френеля. Электромагнитные поверхностные волны.

14. Закон Брюстера. Фазовые соотношения на границе двух сред.

15. Распространение излучения в оптически анизотропной среде. Эллипсоид волновых нормалей и лучевой эллипсоид.

16. Дисперсия света. Частотная и пространственная дисперсия. Электронная теория частотной дисперсии.

17. Рассеяние света в мутных средах. Молекулярное рассеяние в газах.

18. Оптическая активность. Элементарная теория вращения плоскости поляризации.

19. Понятие о голографии. Запись и восстановление голографического изображения. Применения голографии.

20. Нелинейная поляризация среды. Нелинейно-оптические явления (генерация гармоник, сложение и вычитание частот, самофокусировка, вынужденные рассеяния).

ОПД.Ф.06 - Теория информации и информационных систем

21. Источники информации. Собственная информация и средняя информация (энтропия). Минимальная и максимальная энтропия. Совместная и условная энтропия.

22. Каналы связи. Каналы без помех и детерминированные каналы. Каскадные каналы. Пропускная способность канала. Теорема об информационной емкости канала. Взаимная информация для непрерывных источников/каналов.

23. Кодирование источника информации. Неравенство Крафта и теорема Макмиллана. Теорема кодирования Шеннона для канала без помех. Теорема Шеннона и пропускная способность канала.

24. Компактные коды Хаффмена. Принципы сжатия данных. Адаптивные сжатие - LZ коды. Кодирование длины серий символов. Сравнение методов сжатия данных.

25. Корректирующие коды. Двоичные линейные коды. Расстояние Хемминга. Коды Хемминга. Циклические коды.

ОПД.Ф.07 - Оптическое материаловедение

26. Определение понятия “кристалл”. Трансляционная и точечная симметрия. Представление о группах симметрии. Ограничения на точечную симметрию, накладываемые трансляционной симметрией. Кристаллические классы.

27. Классификация дефектов в кристаллах. Вакансии. Пластическая деформация, скольжение и дислокации. Экспериментальные методы наблюдения дислокаций. Кристаллические блоки. Дислокационная модель границ блоков.

28. Выращивание кристаллов из растворов. Метод пересыщения раствора. Методы выращивания кристаллов из газовой фазы.

29. Выращивание из расплава. Метод зонной плавки. Метод направленной кристаллизации. Метод Стокбаргера. Метод Чохральского.

30. Строение стекла по данным дифракционных исследований: ближний, средний и дальний порядки. Понятие структурной единицы стекла, примеры структурных единиц силикатных и боратных стекол.

31. Температура стеклования и ее связь с температурой плавления вещества и прочностью химических связей структурных единиц. Что такое «длина стекла», как она связана с его структурой.

32. Стеклообразный кремнезем: два основных технологических принципа получения стеклообразного кремнезема, отличие оптических свойств стекол, получаемых этими методами.

33. Боросиликатные кроны, специфика их свойств и основы технологии. Общая характеристика практических составов стекол, области применения в оптике.

34. Стекла группы флинтов, специфика их свойств и основы технологии. Общая характеристика практических составов стекол, области применения в оптике.

35. Фосфатные стекла, специфика их свойств и основы технологии. Общая характеристика практических составов стекол, области применения в оптике.

36. Халькогенидные стекла для инфракрасной оптики

37. Общие свойства оптических материалов. Классификация оптических материалов по области применения. Материалы для передачи изображения и световых потоков. Дисперсия показателя преломления. Диаграммы Аббе для стёкол и кристаллов.

38. Общий вид частотной зависимости показателя преломления. Область прозрачности и области фундаментального поглощения, их взаимное расположение. Нормальная и аномальная дисперсия.

39. Оптические характеристики, используемые для феноменологического описания оптических материалов в диапазоне их прозрачности. Главный показатель преломления, средняя дисперсия и коэффициент дисперсии (число Аббе). Хроматическая аберрация. Выбор пар стекол для исправления хроматических аберраций в линзовых системах.

40. Понятие о нормируемых и справочных характеристиках оптического материала. Нормируемые характеристики бесцветного оптического стекла: главный показатель преломления, средняя дисперсия, однородность партии заготовок по этим характеристикам, бессвильность, двойное лучепреломление, пузырность, интегральный показатель ослабления.

ОПД.Ф.08 - Основы фотоники

 

41. Связь между световыми и энергетическими величинами. Коэффициент максимальной световой эффективности. Характеристики глаза как приемника излучения. Классификация источников излучения, параметры и характеристики. Измерение параметров и определение характеристик источников излучения при помощи фотометрического шара.

42. Основные законы теплового излучения – закон Вина, закон Стефана – Больцмана. Излучение серых тел. Селективные излучатели. Закон Кирхгофа, закон Ламберта и его следствие. Закон Планка. Максимальное значение спектральной плотности энергетической светимости.

43. Приведенная формула Планка. Расчет доли излучения в конечном спектральном интервале. Эквивалентные температуры.

44. Искусственные источники излучения – черное тело, лампа накаливания, галогенная лампа.

45. Свечение возбужденных разряженных газов. Закономерности развития газового разряда и его основные характеристики. Люминесцентные источники, принцип их действия, параметры и характеристики.

46. Полупроводниковые излучающие диоды, параметры и характеристики, основные конструкции. Физические процессы в светодиодах. Способы повышения эффективности светоизлучающих приборов. Спектры излучения и диаграммы направленности светодиодов.

47. Лазеры. Современные тенденции развития лазерной техники. Твердотельные и газовые лазеры, принцип их действия, конструкции, параметры и характеристики. Спектральные характеристики основных типов высокогерентных источников излучения.

48. Классификация приемников излучения. Основные типы приемников излучения и их параметры чувствительности, параметры шумовых и пороговых характеристик, частотные и временные характеристики.

49. Спектральные параметры и характеристики приемников излучения. Связь спектральной и интегральной чувствительности.

50. Принцип действия приемников излучения на внешнем фотоэффекте (фотоэлемент, ФЭУ, ЭОП, диссектор).

51. Принцип действия приемников излучения на внутреннем фотоэффекте. Принцип действия, параметры и характеристики приборов с зарядовой связью (ПЗС). Основные преимущества и недостатки приемников излучения (ФЭУ, фоторезистор, фотодиод, тепловые приемники, ПЗС матрица). Общие рекомендации по выбору приемника излучения.

52. Поляризация среды под действием электромагнитной волны. Нелинейная восприимчивость материалов.

53. Электрооптические эффекты в кристаллических диэлектриках и их применение для управления оптическими сигналами.

54. Нелинейно-оптические эффекты. Управление светом с помощью света.

55. Преобразование длины волны излучения. Генерация гармоник. Генерация суммарной и разностной частоты.

56. Электрооптические эффекты в кристаллических полупроводниках. Эффект Франца-Келдыша.

57. Акустооптический эффект. Применение для управления оптическими сигналами.

58. Магнитооптический эффект. Применение для управления оптическими сигналами.

59. Управление амплитудой и длительностью лазерного импульса. Светоиндуцированные прозрачность. Модуляторы добротности.

60. Устройства на связанных волноводах. Применение для управления оптическими сигналами.

ЕН.Ф.06 - Оптическая физика

1. Бутиков Е.И. Оптика: учебное пособие для студентов физических специальностей вузов / Е.И. Бутиков. - 2-е изд. - СПб.: Нев. диалект, 2003. - 480 с.

2. Ахманов С.А. Физическая оптика: учебное пособие / С.А. Ахманов, С.Ю. Никитин. – 2-е изд. – М.: Изд-во МГУ; Наука, 2004. –654 с.

3. Ландсберг Г.С. Оптика: учебное пособие для студентов физических специальностей вузов / Г.С. Ландсберг. – 6-е изд. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 848 с.

4. Калитеевский Н.И. Волновая оптика: учебное пособие для студентов вузов / Н.И. Калитеевский. – 3-е изд. – М.: Высш. шк., 1995. – 463 с.

5. Нагибина И.М. Прикладная физическая оптика: учебное пособие для студентов вузов / И.М. Нагибина, В.А. Москалев, Н.А. Полушкина, В.Л. Рудин. – 2-е изд. - М.: Высш. шк., 2002. – 565 с.

6. Матвеев А.Н. Оптика: учебное пособие для студентов физических специальностей вузов / А.Н. Матвеев. - М.: Высш. шк., 1985. – 351 с.

7. Борн М., Вольф Э. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф. - 2-е изд.; перевод с англ. - М.: Наука, 1973. – 719 с.

ОПД.Ф.08 - Основы фотоники

1. Салех Б., Тейх М. Фотоника. Издательский дом «Интеллект», 2010, 1440 стр.

2. Ларкин А.И. Когерентная фотоника. Бином, 2007. - 319 с.

3. Основы оптико – электронных измерений в фотонике: Учебное пособие для вузов/ Иванов В.С., Золотаревский Ю.М., Котюк А.Ф. и др. Логос, 2004. - 496 с.

4. Ишанин Г. Г., Козлов В.В. Источники излучения. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005. - 395 с.

5. Близнюк В.В., Гвоздев С.М. Квантовые источники излучения. М.: «ВИГМА», 2006. - 400 с.

6. Розеншер Э., Винтер Б. Оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2004.- 589 с.

Содержание государственного экзамена по специальности

Тематика экзаменационных вопросов соответствует избранным разделам из учебных программ следующих дисциплин учебного плана подготовки бакалавров по направлению подготовки 200600 – Фотоника и оптоинформатика:

1. ЕН.Ф.06 – Оптическая физика (Жукова Е.В.)

2. ОПД.Ф.06 - Теория информации и информационных систем (Гуров И.П.)

ОПД.Ф.07 - Оптическое материаловедение (Мочалов И.В., Ефимов А.М., Немилов С.В.)

4. ОПД.Ф.08 - Основы фотоники (Сидоров А.И. и Маргарянц Н.Б.)

5. ОПД.Ф.09 - Основы оптоинформатики (Беспалов В.Г.)

6. СД.03 - Волноводная фотоника (Никоноров Н.В.)

7. СД.02- Лазерные, нелинейные и регистрирующие среды (Арбузов В.И., Мочалов И.В.)

8. Стеклообразные полупроводники для фотоники (Ефимов А.М.)

9. ЕН.Ф.07 - Физика твёрдого тела (Сидоров А.И.)

 

Вопросы к государственному экзамену по специальности

ЕН.Ф.06 - Оптическая физика

1. Электромагнитное поле. Физический смысл и содержание уравнений Максвелла.

2. Волновое уравнение. Свойства электромагнитной волны.

3. Энергия поля электромагнитной волны. Вектор Умова-Пойтинга.

4. Состояния поляризации плоской гармонической волны. Эллиптическая, круговая, линейная поляризации.

5. Излучение гармонического осциллятора. Гармоническая сферическая волна и ее характеристики.

6. Основные фотометрические величины (световой поток, сила света, яркость, светимость, освещенность) и единицы их измерения.

7. Интерференция света: основные соотношения и характеристики интерференционного поля. Типы интерференционных полос.

8. Видность интерференционной картины. Временная и пространственная когерентность.

9. Многолучевая интерференция. Формула Эйри. Интерферометр Фабри-Перо.

10. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зонная пластинка.

11. Дифракция на круглом отверстии, круглом экране и на прямолинейном крае непрозрачного экрана.

12. Дифракция на щели и прямоугольном отверстии.

13. Отражение и преломление электромагнитной волны на границе двух диэлектриков. Формулы Френеля. Электромагнитные поверхностные волны.

14. Закон Брюстера. Фазовые соотношения на границе двух сред.

15. Распространение излучения в оптически анизотропной среде. Эллипсоид волновых нормалей и лучевой эллипсоид.

16. Дисперсия света. Частотная и пространственная дисперсия. Электронная теория частотной дисперсии.

17. Рассеяние света в мутных средах. Молекулярное рассеяние в газах.

18. Оптическая активность. Элементарная теория вращения плоскости поляризации.

19. Понятие о голографии. Запись и восстановление голографического изображения. Применения голографии.

20. Нелинейная поляризация среды. Нелинейно-оптические явления (генерация гармоник, сложение и вычитание частот, самофокусировка, вынужденные рассеяния).