Физические основы нанотехнологий, фотоники и оптоинформатики (190,00 руб.)

Стр.2

Стр.4

Стр.5

Стр.6

ББК 22.37 Г24 УДК 539.21 Рекомендовано к изданию методическим советом ПГУТИ, протокол № от 17.02.2017 г. Головкина, М.В. Физические основы нанотехнологий, фотоники и оптоинформатики: учебное пособие / М.В. Головкина. –Самара: ПГУТИ, 2017. -140 с. Книга представляет собой учебное пособие по дисциплине «Физические основы нанотехнологий, фотоники и оптоинформатики», рассматривающий основные явления, принципы и экспериментальные достижения нанофотоники. В книге на высоком физико – математическом уровне описываются вопросы распространения и взаимодействия света в пространственно – ограниченных наноструктурах, рассматриваются свойства различных наноструктурированных материалов, а также вопросы их практического использования. Учебное пособие рассчитано на магистрантов первого года обучения направления 12.04.03 "Фотоника и оптоинформатика" и разработано в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по направлению подготовки 12.04.03 Фотоника и оптоинформатика (уровень магистратуры) от 30.11.2014. Для магистрантов, аспирантов, изучающих вопросы оптической связи, а также для инженерно-технических работников.  Головкина М.В., 2017 2

Стр.2

Содержание Введение .................................................................................... 8 Глава 1. Особенности физических взаимодействий в наномасштабах. Квантовая механика нанообъектов 1.1. Особенности физических взаимодействий в наномасштабах ....................................................................... 9 1.2. Описание движения наночастиц. Уравнение Шредингера ................................................................. 13 1.3. Собственные функции, собственные значения .. 20 Выводы по теме ............................................................ 22 Вопросы и задания для самоконтроля ....................... 22 Глава 2. Квантование энергии. Наночастица в одномерной потенциальной яме 2.1. Собственные функции, собственные значения .. 23 2.2. Наночастица в одномерной потенциальной яме 23 2.3. Частица в одномерной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками ........................................... 24 2.4. Локализация электронов в простейших наноструктурах (размерное квантование) ......................... 29 2.5. Потенциальный барьер. Туннельный эффект .... 31 2.6. Применение туннельного эффекта в современных приборах........................................................................ 31 Выводы по теме ............................................................ 35 Вопросы и задания для самоконтроля ....................... 35 Глава 3. Тема 3. Квантово – размерные эффекты. Квантовый кон-файнмент 4

Стр.4

3.1. Плотность состояний ............................................ 37 3.2.Типы квантоворазмерных структур ..................... 44 Выводы по теме ............................................................ 50 Вопросы и задания для самоконтроля ....................... 50 Глава 4. Электроны в периодических структурах и квантовый конфайнмент. Блоховские волны 4.1. Дисперсионное уравнение .................................... 52 4. 2. Электроны в периодических структурах. Теорема Блоха. Зоны Бриллюэна................................ 53 4.3. Электрон в периодическом поле кристалла. Эффективная масса ................................................................. 59 Выводы по теме ............................................................ 63 Вопросы и задания для самоконтроля ....................... 63 Глава 5. Квазичастицы 5.1. Квазичастицы ........................................................ 64 5.2. Дырки ..................................................................... 65 5.3. Фононы................................................................... 66 5.4. Экситоны ................................................................ 69 Выводы по теме ............................................................ 75 Вопросы и задания для самоконтроля ....................... 76 Глава 6. Рассеяние 6.1. Виды рассеяния ..................................................... 77 6.2. Рэлеевское рассеяние ............................................ 78 6.3. Рассеяние Ми ......................................................... 80 6.4. Рассеяние Мадельштама-Бриллюэна .................. 81 6.5. Комбинационное (рамановское) рассеяние ........ 82 6.6. Расчет параметров рассеяния .............................. 84 Выводы по теме ............................................................ 86 Вопросы и задания для самоконтроля ....................... 87 5

Стр.5

Глава 7. Фотонные кристаллы 7.1. Классификация фотонных кристаллов ................ 88 7.2. Дисперсионное уравнение для одномерных фотонных кристаллов ............................................................. 96 7.3. Применение фотонных кристаллов ................... 101 Выводы по теме .......................................................... 103 Вопросы и задания для самоконтроля ..................... 103 Глава 8. Нелинейно –оптические эффекты 8.1. Условия возникновения нелинейных оптических эффектов ..................................................................... 104 8.2. Генерация второй гармоники и условие фазового синхронизма ............................................................... 106 8.3. Параметрическое преобразование и параметрические генераторы света ................................................ 108 8.4. Четырехволновое смешивание .......................... 110 Выводы по теме .......................................................... 115 Вопросы и задания для самоконтроля ..................... 115 Глава 9. Применение фотонных кристаллов и гетероструктур 9.1. Квантовые микрорезонаторы ............................ 116 9.2. Гетероструктуры с квантовыми ямами ............. 124 Выводы по теме .......................................................... 127 Вопросы и задания для самоконтроля ..................... 127 Ответы на вопросы и задания для самоконтроля .............. 128 Список литературы ............................................................. 133 Глоссарий .............................................................................. 137 6

Стр.6