Fotonika (Modul D)

Visokošolski učitelji: Krč Janez

Visokošolski učitelji: , Križaj Dejan
Število kreditnih točk: 6
Semester izvajanja: poletni
Koda predmeta: 64264S



Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:

vpis v prvi letnik podiplomskega magistrskega študijskega programa Elektrotehnika (druga stopnja)

Vsebina:

UVOD:

izzivi in trendi v fotoniki, zadnja odkritja – česa se bomo dotaknili v okviru tega predmeta, sedanjost in prihodnost nanofotonike, zakaj želimo zamenjati elektron s fotonom

SVETLOBA:

svetloba in Maxwell - elektromagnetno valovanje, svetloba v snovi, razmere na spojih dveh snovi, svetloba in nanometrske strukture, Fourierjeva optika –zakaj?, elektro-optični in magneto-optični efekti in gradniki

FOTONSKI GRADNIKI:

  • osnove delovanja, načrtovanje in tehnologija izdelave, dejanska in možna uporaba v fotonskih vezjih:
  • fotonski kristali: 1D, 2D, 3D
  • nanostrukture s kovinskimi delci:
  • metamateriali, negativni lomni količnik, plazmonski efekt
  • resonatorji, filtri in modulatorji
  • miniaturni laserji in nanolaserji
  • miniaturni fotodetektorji
  • poskusi optičnih tranzistorjev

FOTONSKA INTEGRIRANA VEZJA:

fotonsko elektronska integracija – zakaj?, sodobni primeri izvedbe integracije in uporaba vezij z zgoraj obravnavanimi nanofotonskimi gradniki, osnove Si na izolatorju, InP, TriPleX za fotonska vezja, spoznavanje z in uporaba orodja za načrtovanje fotonskih integriranih vezij, konkretni praktični primeri, pristopi k optičnim vratom, kako naprej in kaj nas še omejuje pri optičnem računalniku

VLAKENSKI SENZORJI:

interferometrični, na osnovi fotonskih kristalov, na osnovi tekočih kristalov, plazmonska detekcija, uporaba v biomedicini in na drugih področjih

NANOFOTONSKE STRUKTURE V FOTOVOLTAIKI:

protiodbojne strukture, fotonske strukture za učinkovito vodenje in usmerjanje svetlobe v sončnih celicah, nove izvedbe odbojnikov,

praktično načrtovanje in karakterizacija nanofotonskih struktur, načrtovanje z uporabo 3D optičnega modeliranja (FEM, FDTD, RCWA), praktične karakterizacijske metode in inštrumenti (merjenje odbojnosti/prepusnosti, sipanja, kotne porazdelitve svetlobe)

Cilji in kompetence:

  • osvojiti strukture in principe delovanja sodobnih nanofotonskih gradnikov
  • seznanitev z arhitekturami tehnologijami in funkcionalnostmi sodobnih fotonskih integriranih vezij
  • osnovno znanje za načrtovanje fotonskih integriranih vezij
  • poznavanje izvedb in delovanja vlakenskih senzorjev
  • poznavanje in razumevanje fotonskih struktur v sončnih celicah
  • znanje za praktični pristop k načrtovanju in karakterizaciji fotonskih gradnikov

Predvideni študijski rezultati:

  • temeljna znanja o nanofotoniki
  • razumevanje delovanja in načini uporabe sodobnih fotonskih gradnikov in fotonskih integriranih vezij
  • sposobnost načrtovanja in karakterizacije (nano)fotonskih gradnikov
  • predznanja za nadaljnji študij fotonskih tehnologij

Metode poučevanja in učenja:

predavanja (prosojnice, razlaga na tablo, interakcija s študenti),

laboratorijske vaje (praktično delo z (nano)fotonskimi elementi, načrtovanje in karakterizacija, načrtovanje fotonskih integriranih vezij)





Gradiva

  1. L. Chrostowski e tal., Silicon Photonics Design: From Devices to Systems, Cambridge University Press; 2015.
  2. Q. Gong e tal., Photonic Crystals: Principles and Applications, Pan Stanford, 2014.
  3. G. Rajan, Optical Fiber Sensors: Advanced Techniques and Applications (Devices, Circuits, and Systems), CRC Press, 2015.
  4. B. E. A. Saleh e tal., Fundamentals of Photonics (2nd Edition) Wiley-Interscience; 2007.
  5. J. Krc and M. Topic, Optical modelling and simulations of thin-film photovoltaic devices, CRC Press, 2013.



Študiji na katerih se predmet izvaja

  • 1 letnik - 2. stopnja - Elektrotehnika - Informacijsko komunikacijske tehnologije
  • 1 letnik - 2. stopnja - Elektrotehnika - Avtomatika in informatika
  • 1 letnik - 2. stopnja - Elektrotehnika - Biomedicinska tehnika
  • 1 letnik - 2. stopnja - Elektrotehnika - Elektroenergetika
  • 1 letnik - 2. stopnja - Elektrotehnika - Elektronika
  • 1 letnik - 2. stopnja - Elektrotehnika - Mehatronika
  • 1 letnik - 2. stopnja - Elektrotehnika - Robotika
  • 2 letnik - 2. stopnja - Napredni elektroenergetski sistemi