П Р О Г Р А М М А
ГОСУДАРСТВЕННОГО (итогового) ЭКЗАМЕНА
По специальности 05.12.03 - «ОПТОТЕХНИКА» очной формы обучения бакалавриата по учебному плану от 17 апреля 2011 года.
Часть 1. Основы оптики
1.1. Принцип Ферма в оптике. Теория эйканала.
1.2. Инвариант Аббе. Инвариант Гюйгенса-Гельмгольца.
1.3. Матрица ABCD оптической системы и её свойства, вычисление и измерение матриц различных оптических элементов.
1.4. Апертурная диафрагма. Входной и выходной зрачки оптической системы.
1.5. Виньетирование, действующее отверстие входного зрачка.
1.6. Монохроматические и хроматические аберрации оптических систем.
1.7. Условие синусов. Апланатические системы.
1.8. Методы измерения сферической и хроматической аберраций оптических систем.
1.9. Методы измерения фокусных расстояний.
1.10. Методы измерения положения кардинальных точек оптической системы и матричных элементов.
1.11. Габаритный расчёт оптической системы.
1.12. Типы объективов, сравнительные характеристики. Порядок выбора объектива в оптоэлектронной системе.
1.13. Основные фотометрические и свето-энергетические характеристики оптического излучения, связь между ними.
1.14. Порядок проведения габаритного и свето-энергетического расчёта оптической системы, сопряженного с фотоприёмником.
1.15. Оптические фильтры в оптико-электронных системах, выбор материала. Интерференционные фильтры.
1.16. Уравнение, описывающее плоскую монохроматическую волну. Понятие волнового фронта. Уравнение сферической волны.
1.17. Понятие квазимонохроматического излучения. Количественная характеристика степени монохроматичности излучения, способы её измерения.
1.18. Понятие временной и пространственной когерентности излучения. Как экспериментально измерить временную и пространственную когерентность. Длина и радиус когерентности.
1.19. Поляризация лазерного излучения,типы поляризации и их векторное описание, вектора Джонса.
1.20. Поляризационно-анизотропные оптические элементы. Поляризаторы и фазовые пластинки, их матричное описание, диаграмма Пуанкаре.
1.21. Основы теории дифракции,интеграл Кирхгофа-Гюйгенса. Дифракция на щели и круглой апертуре. Интегральные преобразования Френеля и Фурье.
Часть 2. Оптика лазеров и квантовая электроника
2.1. Гауссовы пучки и их распространение в свободном пространстве и в тонкой линзе. Комплексный параметр гауссова пучка,теорема ABCD.
2.2. Взаимодействие излучения с веществом. Закон Бугера. Распределённое поглощение и усиление света. Сечение перехода.
2.3. Интерферометр Фабри- Перо и его применение для анализа и селекции частот лазерного излучения. Сканирующий интерферометр Фабри -Перо.
2.4. Лазерный двухзеркальный резонатор. Каустика светового поля, расходимость выходного излучения. Формирование частотного спектра продольных и поперечных мод. Типы потерь в резонаторе.
2.5. Радиационные процессы взаимодействия излучения с веществом. Вероятности переходов и коэффициенты Эйнштейна.
2.6. Уширение спектральных линий поглощения и усиления. Форма и ширина спектральной линии. Однородное и неоднородное уширение.
2.7. Инверсная населённость лазерного перехода. Параметры усиления и потерь в активной среде. Способы получения инверсной населённости.
2.8. Насыщение усиления в активной среде. Условия стационарной генерации (баланс фаз и баланс амплитуд). Пороговый коэффициент усиления.
2.9. Часто используемые технические приёмы получения инверсной населённости. Лазеры с газоразрядной, оптической и инжекционной накачкой.
2.10. Балансные уравнения для населённостей уровней 2х, 3х и 4х уровневых систем. Условия получения инверсии в этих системах. Сравнение 3х и 4х уровневых систем.
2.11. Основные представления об атомарных и молекулярных спектрах. Квантовые числа, правила отбора. Разрешённые переходы и метастабильные уровни.
2.12 Продольные и поперечные моды лазерного резонатора.Методы селекции переходов, частот, мод и поляризации в резонаторах. Одночастотный режим генерации.
2.13. Режимы свободной генерации и модулированной добротности. Примеры импульсных лазеров с оптической накачкой.
2.14. Способы модуляции параметров волны лазерного излучения (амплитуда,поляризация,фаза, частота). Электрооптические, магнитооптические и акустооптические модуляторы.
2.15. Интерференция лазерного излучения, двухлучевой интерферометр Майкельсона. Геометрия и контраст поля интерференции. Применение интерферометров в метрологии.
2.16. Отражение лазерного излучения от границы раздела диэлектриков. Зависимость коэффициента отражения от угла падения, эффект Брюстера.Отражение от металла. Деполяризация при отражении. Выбор отражающих покрытий.
2.17. Металлические и диэлектрические многослойные зеркала, их применение в лазерах и оптико-электронных устройствах. Выбор материалов покрытий зеркал.
2.18. Линейный электрооптический эффект Поккельса. Продольный и поперечный эффекты на примерах кристаллов KDP и ниобата лития. Получение режима фазовой, поляризационной и амплитудной модуляции.
2.19. Квадратичный электрооптический эффект Керра. Модуляция параметров излучения (амплитуда, фаза, поляризация) с помощью эффекта Керра.
2.20. Эффект фотоупругости в изотропной среде. Дифракция света на ультразвуковой волне в изотропной среде. Режим дифракции Рамана-Ната и режим Брэгга.