34041 Bølgelederoptik
2024/2025
Overordnede kursusmål
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.
Sidst opdateret
02. maj, 2024