At tilvejebringe en solid forståelse af den fysiske og teknologiske baggrund for optiske bølgeledere og komponenter 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 optiske fibre, en introduktion til integrerede optiske og plasmoniske kredsløb, samt en gennemgang af elementær THz teknologi. Kurset udgør en god platform for videre arbejde (eks. master projekter) indenfor disse områder.
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
redegøre for prisme- og gitter-assisteret kobling af lys til surface plasmon polaritons, og have kendskab til prisme-assisteret stråledeling i THz-området
udlede ligninger for refleksion og transmission i fiber-integrerede Bragg gitre. Skitsere løsninger for uniforme Bragg gitre, samt gitre med chirp og apodisering
opstille fuldvektorielle ligninger for elektromagnetiske bølger i bølgeledere. Redegøre for svag-ledningsapproksimationen og de skaleringslove den medfører
formulere ligninger der kontrollerer lysindkobling i bølgeledere. Benytte mode-koefficient formalisme til at argumentere for symmetri-bevarelse i taperinger
udlede koblede tilstandsligninger for retningskoblere, og skitsere deres løsninger. Redegøre for sammenhængen mellem koblingskoefficienten og bølgelederstrukturen
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 så vel 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, 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, Bragg-gitre og koblere. Mikrostrukturerede lysledere og båndgabseffekter heri bliver ligeledes introduceret. Kurset indeholder ekskursioner til danske virksomheder og giver derved et godt indtryk af igangværende aktiviteter indenfor området.
