At tilvejebringe en solid forståelse af den fysiske og teknologiske baggrund for integrerede optiske og fiber-optiske systemer til kontrol af et bredt spektrum af lys, rækkende fra det synlige til THz-frekvenser. Optiske kredsløb forventes at få en stor betydning for fremtidens ingeniører indenfor områder som telekommunikation, sensorer og computer arkitektur. Optiske fibre spiller allerede en afgørende rolle indenfor lang-distance signal transmission og bliver i øget grad anvendt til sensorer, lasersystemer og signalprocessering. Dette kursus giver en grundig forståelse af integrerede optiske bølgeledere og optiske fibre, hvilket udgør en god platform for videre arbejde (eks. master projekter) indenfor området.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
redegøre for struktur og anvendelser af forskellige typer lysledere, herunder step-index single-mode, multimode lysledere med parabolsk indeksfordeling "double-clad" aktive lysledere, samt de forskellige typer af fotoniske krystalfibre
skitsere strukturen af de bundne felttilstande i step- og parabolsk-indeks lysledere, estimere antallet af bundne felttilstande i step-index lysledere, og opstille single-mode kriteriet for disse
opstille et udtryk for det effektive areal af en bunden felttilstand, og redegøre for afhængighed af kerneradius og indekskontrast i en step-index lysleder
redegøre for størrelsen af og mekanismerne bag intramodal dispersion i step-indeks lysledere og fotoniske krystalfibre, intermodel dispersion i multi-mode lysledere med parabolsk indeksprofil, samt design og anvendelse af dispersionskompenserende lys
transformere Maxwell's ligninger til vektorial bølgeligningen samt redegøre for hvilke antagelser der gælder herfor
opstille plane løsninger til bølgeligningen, redegøre for polarisationstilstande, fase/gruppehastighedsdispersion
benytte fasediagrammer til at forklare grundprincipperne i prisme assisteret stråle-splitning og indkobling. Benyt fase-matching til at opstille gitres diffraktionskrav. Hvis hvorledes et gitter inkorporeres i fasediagrammer og dispersions-kurver
opstille løsninger til bølgeligningen for planare bølgeledere; redegør for mode-typer og dispersion. Redegøre for svag-lednings approksimationen og benyt mode-koeficient formalisme til at opskive udtryk for interface transmission samt propagation
formulere ligninger der kontrollerer 'end-fire coupling' og 'butt-coupling'. Benyt mode-koeficient formalisme til at argumentere for symmetri-bevarelse i taperinger. Redegør for principperne bag splitteres bølgelængdeafhængighed
indføre 'super-mode' begrebet og skitsere hvorledes dette anvendes til at udlede koblede tilstandsligninger for direktionale koblere. Redegøre for koblingskoeficienten. Skitsere synkrone og asynkrone løsninger til de koblede tilstandsligninger
redegøre for fremstillingsmetoder for integrerede Bragg gitre. Skitsér hvorledes koblede tilstandsligninger udledes og redegør for approksimationer samt de vigtigste træk ved gitter koblingskoeficienten
opstille bølgeligning i periodisk medium og samt løsninger herfor. Vise at tilstandsfrekvensen mindskes når den dielektriske konstant øges. Redegøre for Brillouin zoner og dispersions diagrammer. Skitsere hvorledes én-dimensionalt båndgap opstår
Kursusindhold:
Med udgangspunkt i Maxwells ligninger etableres de grundlæggende principper for lokalisering og manipulering af lys. Optiske bølgeledere og fibre, deres geometrier og indbyrdes kobling vil blive gennemgået. Kurset omfatter en gennemgang af byggesten til optiske kredsløb, eksempelvis passive bølgeledere, splittere, koblere, modulatorer og resonatorer. Fotoniske krystaller og båndgabseffekter i planare og fiber strukturer bliver ligeledes introduceret. Endelig diskuteres diverse fabrikationsteknikker og anvendelser af integrerede optiske kredsløb. Kurset indeholder ekskursioner til forskningsgrupper samt anske virksomheder og giver derved et godt indtryk af igangværende aktiviteter indenfor området.
