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 strukturen af felttilstandene i lysledere med parabolsk indeksprofil, og opskrive udtryk for den intermodale dispersion
estimere antallet af bundne felttilstande i step-index lysledere, samt dispersion, effektivt areal og bøjningstab for givne værdier af kerneradius og indekskontrast
redegøre for struktur, ledningsmekanismer og anvendelser af fotoniske krystalfibre, opstille single-mode kriteriet samt estimere dispersion og effektivt areal for standard indeks-ledende krystalfibre
redegøre for struktur, felttilstande, udbredelsestab og anvendelser af forskellige typer hulkerne-lysledere
benytte fasediagrammer til at forklare grundprincipperne i prisme assisteret stråle-splitning og indkobling. Benyt fase-matching til at opstille gitres diffraktionskrav. Vis hvorledes et gitter inkorporeres i fasediagrammer og dispersions-kurver
opstille løsninger til bølgeligningen for planare bølgeledere. Redegøre for svag-lednings approksimationen og de skaleringslove den medfører. Estimere bøjningstab som funktion af bøjningsradius, samt bølgelederens bredde og indekskontrast
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
redegøre for egenskaberne af Surface Plasmon Polaritons (SPP). Opstille bølgeligningen for beskrivelse af SPP, beskrive dispersionsdiagrammet for SPP bølger ved luft/metal overgange
redegøre for bølgeledning af bredbåndede optiske signaler i terahertz-området, beskrive opførslen af dispersionsfri såvel som dispersive metalliske bølgeledere, beskrive tabsmekanismer for THz-bølger i bølgeledere
Kursusindhold:
Med udgangspunkt i Maxwells ligninger etableres de grundlæggende principper for lokalisering og manipulering af lys. Dielektriske bølgeledere og fibre, deres geometrier og indbyrdes kobling vil blive gennemgået.Endvidere introduceres plasmonbølgeledning og metalliske bølgeledere for terahertz stråling. 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.
