Перечень вопросов, выносимых на государственный экзамен
Оптическая физика
1.1. Магнитное вращение плоскости поляризации (эффект Фарадея). Искусственная анизотропия.
1.2. Теория Лоренца для эффекта Зеемана.
1.3. Электрооптические и магнитооптические явления: расщепление спектральных линий в электрическом и магнитном полях. Представление об эффектах Зеемана и Штарка (экспериментальные схемы и основные закономерности).
1.4. Теория эффекта Керра для неполярных диэлектриков. Отличия для полярных диэлектриков.
1.5. Электрооптические и магнитооптические явления: двойное преломление в электрическом и магнитном полях. Представление об эффекте Керра (экспериментальные схемы и основные закономерности). Суть эффекта Поккельса.
1.6. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта и Бугера-Ламберта-Бера. Поглощение и квантовые представления.
1.7. Явление дисперсии. Волновой пакет. Фазовая и групповая скорости. Дисперсионное расплывание световых импульсов.
1.8. Распространение и свойства плоских волн в анизотропных средах. Двойное лучепреломление в кристаллах. Прохождение плоскополяризованного света через двоякопреломляющую кристаллическую пластинку. Кристаллическая пластинка между двумя поляризаторами.
1.9. Поляризация. Естественный и поляризованный свет, степень поляризации. Закон Малюса. Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера.
1.10. ЭМВ на границе раздела сред: отражение и преломление. Коэффициенты пропускания и отражения. Формулы Френеля и их анализ.
1.11. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на щели. Критерии типов дифракции и применимости приближения геометрической оптики.
1.12. Многолучевая интерференция. Метод векторного сложения амплитуд. Дифракция Фраунгофера на решетке. Дополнительные максимумы и минимумы. Дисперсия (угловая и линейная) и разрешающая сила решетки.
1.13. Метод зон Френеля. Дифракция на диске и диафрагме. Зонные и фазовые пластинки.
1.14. «Механизм» излучения света атомами. Временная и пространственная когерентность. Время, радиус, длина, объем когерентности.
1.15. Система уравнений Максвелла: сведение к волновым уравнениям. Уравнение непрерывности для заряда. Свойства ЭМВ, амплитудные и фазовые соотношения. Вектор Пойнтинга.
Основы фотоники
2.1. Принцип работы световода. Профиль показателя преломления. Световоды со ступенчатым и градиентным профилем показателя преломления. Апертура световода. Многомодовые и одномодовые световоды.
2.2. Уравнения Максвелла для плоских электромагнитных волн в среде. Вывод дифференциального уравнения для электромагнитных волн. Скорость распространения электромагнитных волн в среде.
2.3. Направляемые моды. Постоянная распространения мод в волноводе. Длина волны отсечки. Одномодовые волноводы.
2.4. Классификация источников излучения электромагнитных волн. Тепловые источники электромагнитных волн. Эффективность излучения тепловых источников в видимом и УФ диапазонах.
2.5. Принцип действия и основные компоненты лазера. Основные типы лазеров. Применения лазеров. Усиление излучения в среде. Условие инверсии населенностей. Пороговое условие генерации.
2.6. Устройство и принцип действия волоконных лазеров. Синхронизация мод. Лазеры ультракоротких импульсов.
2.7. Принцип работы световода. Профиль показателя преломления. Световоды со ступенчатым и градиентным профилем показателя преломления. Апертура световода. Многомодовые и одномодовые световоды.
2.8. Распространение электромагнитных волн по световоду. Постоянная распространения. Групповая скорость и групповая задержка. Уширение импульса.
2.9. Межмодовая дисперсия, материальная дисперсия, волноводная дисперсия. Связь мод в многомодовых световодах.
2.10. Механизмы возникновения потерь в оптических волокнах: потери на рассеяние и поглощение, потери на макроизгибах и микроизгибах.
2.11. Активные световоды. Эрбиевые и иттербиевые лазеры и усилители. Характеристики волоконных лазеров и усилителей.
2.12. Волоконно-оптические датчики на основе интерферометра Саньяка. Волоконно-оптический гироскоп.
2.13. Датчики на основе волоконно-оптических брэгговских решеток.
2.14. Преимущества волоконной оптики как коммуникационной среды. Оптоволоконная технология передачи информации. Ретрансляторы и усилители. Спектральное уплотнение каналов.
2.15. Устройства управления светом в оптических волоконных световодах: модуляторы, изоляторы, мультиплексоры и демультиплексоры. Фокусирующие элементы.
Материалы и технологии интегральной и волоконной оптики
3.1. Производство оптических волокон. Основные технологии изготовления оптических волокон. Технологическое оборудование для изготовления заготовок оптических волокон: для методов наружного осаждения (OVD и VAD), для методов внутреннего осаждения (MCVD и PCVD).
3.2. Методы и технологии интегральной оптики. Обзор основных способов изготовления заготовок оптических волокон, их описание и сравнение методов и технологий интегральной оптики.
3.3. Элементы установок для изготовления заготовок оптических волокон. Барботёры, принципы их функционирования. Пирометры. Основные параметры пирометров и барботёров.
3.4. Элементы установок для изготовления заготовок оптических волокон. Регуляторы расхода газов, применяемые в волоконной оптике.
3.5. Пост-обработка заготовок оптических волокон. Оборудование для жакетирования и механической обработки заготовок.
3.6. Вытяжка оптических волокон. Оборудование для вытяжки оптических волокон – колонны вытяжки, печи колонн вытяжки. Системы нанесения покрытий на оптическое волокно. Системы контроля и управления колонн вытяжки.
3.7. Испытания волоконных световодов и компонентов интегральной оптики. Контрольно-испытательное оборудование в производстве оптического волокна – оборудование для контроля заготовок оптических волокон, прочностных характеристик и оптических параметров волокна.
3.8. Распределенный контроль оптических волокон. Основные типы рефлектометров обратного рассеяния. Применение рефлектометрии для анализа типов волокон.
3.9. Вспомогательное оборудование для производства оптических волокон и элементов интегральной оптики: оборудование для чистых помещений, оборудование для очистки газов и воды. Принципы организации инфраструктуры чистых помещений.
3.10. Материалы волоконной и интегральной оптики. Материалы для производства оптического волокна и планарных волноводов: кварцевые трубы, химические реагенты, полимерные защитно-упрочняющие покрытия, подложки, напыляемые вещества.
3.11. Виды и возможности оборудования для контроля спектральных характеристик волокон.
3.12. Основные этапы главных процессов производства заготовок оптического волокна. Элементы технологических установок, предназначенных для изготовления заготовок оптических волокон.
3.13. Основные отличия технологий производства одномодовых и многомодовых волокон. Особенности производства специальных волоконных световодов. Поясните на нескольких примерах.
3.14. Зачем нужен контроль температуры в процессе MCVD? Основные типы горелок станков MCVD, их преимущества и недостатки. Перечислите основные реагенты, применяемые в MCVD. Их основные функции.
3.15. Принципы работы регуляторов расход газов (РРГ), применяемых в MCVD. Типовые характеристики РРГ.
