Введение в оптику

Разделы

1. Основы субволновой оптики и микроскопии ближнего поля
   Локализованные оптические поля. Примеры эванесцентных полей. Способы создания и детектирования. Поле электрического диполя в ближней и дальней зонах. Сужающиеся оптические зонды ближнего поля и конвертеры для преобразования излучения в локализованные световые поля. Принцип действия и применения. Нановолноводы. Микроскопы ближнего поля апертурного и рассеивающего типов.
2. Оптика гибридных наночастиц
   Металлические нанооболочки с диэлектрическим (полупроводниковым) ядром. Приложения к медицине и разработке эффективных фотовольтаических элементов. Спектры поглощения и фотолюминесценции квантовых точек. Гибридные квантовые точки “ядро-оболочка” сферической и сложной формы. Органические светодиоды на квантовых точках.
3. Прецизионные измерения в ультрахолодных атомах
   Лазерное охлаждение атомов. Оптическая патока. Доплеровский предел. Субдоплеровское охлаждение. Ловушки для нейтральных атомов. Магнитная дипольная, оптическая дипольная, магнито-оптическая ловушка. Атомный фонтан. Атомы в оптических решетках.
4. Введение в нелинейную оптику
   Нелинейно-оптические явления. Механизмы нелинейного взаимодействия излучения со средами: классификация. Электронные нелинейности, нерезонансное взаимодействие. Описание явлений. Генерация второй гармоники. Оптическое детектирование, генерация терагерцового излучения. Электрооптический эффект. Периодически поляризованные кристаллы. Нелинейный показатель преломления среды. Роль стрикционного и ориентационного механизмов нелинейности. Наведенное двулучепреломление в средах. Самовращение эллипса поляризации излучения. Самофокусировка излучения. Просветление среды. Поляризационные эффекты нелинейного показателя преломления.
5. Фемтосекундные лазерные импульсы
   Фемтосекундный лазер. Самофокусировка и фазовая самомодуляция. Применения фемтосекундных лазеров.
6. Измерение оптических частот
   Спектральные свойства фемтосекундного лазера. Фазовая и групповая скорости распространения импульса в резонаторе. Расширение спектра в нелинейном волокне, фотонно-кристаллические волокна. Нелинейный интерферометр. Измерение абсолютной частоты лазерного излучения с помощью фемтосекундного синтезатора частот.
7. Основы квантовой информации
   Становление теории квантовой информации и квантовых вычислений. Классическая и квантовая физика. Суперпозиционные и перепутанные состояния. От бита к кубиту. Пространство состояний. Перемешивание состояний, селекция состояний и операции над ними. Уравнение движения. Измерения в классической физике. Проективное измерение. Непроективное измерение.
8. Базовые понятия геометрической оптики
   Кардинальные элементы идеальной оптической системы. Преломление лучей сферической поверхностью. Линза. Условие синусов. Телецентрический ход главных лучей. Ограничение пучков лучей в оптической системе. Диафрагмы, входные и выходные зрачки, входные и выходные окна. Апертура.
9. Разрешающая способность оптических систем
   Влияние дифракции света на разрешающую способность оптических систем. Критерий Рэлея. Объектив. Разрешающая способность объектива. Разрешающая способность телескопа. Микроскопические системы. Лупа. Микроскоп. Разрешающая способность.
10. Абберации оптических систем
    Аберрации в реальных оптических системах. Сферическая аберрация. Хроматическая аберрация. Астигматизм. Кома. Дисторсия. Методы исправления аберраций в сложных оптических системах. Зеркальная оптика.

Литература

1. Сивухин Д.В., Общий курс физики, том IV “Оптика”, Москва, ФИЗМАТЛИТ; Издательство МФТИ, 2002
2. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Физматлит, 2010
3. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М: Наука, 1973
4. Ахманов С.А., Никитин С.Ю., Физические оптика, Москва, Издательство Московского Университета, 1998
5. Шен И.Р. Принципы нелинейной оптики. «Наука», М., 1989.
6. Дмитриев В.Г. Нелинейная оптика и обращение волнового фронта. Физматлит, М., 2000.
7. Ахманов С.А., Хохлов Р.В. Проблемы нелинейной оптики. ВИНИТИ, М., 1965.
8. Мандель Л., Вольф Е. Оптическая когерентность и статистика фотонов. Москва, «Физматлит», 2000.
9. Риле Ф. “Стандарты частоты”, Москва, Физматлит 2009
10. Новотный Л., Хехт Б., Основы нанооптики, М. Физматлит, 2009.
11. Климов В.В., Наноплазмоника, М. Физматлит, 2010.
12. Nanophotonics and Nanofabrication, edited by M. Ohtsu, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA, Wenheim, 2009.
13. Веселаго В. Г. Электродинамика материалов с отрицательным коэффициентом преломления (Сессия 26.03.03) // УФН. — 2003. — Т. 173. — № 7. — С. 790.
14. Бурков В.И., Мадий В.А..Лабораторный практикум по геометрической оптике. Ч.1.М.:МФТИ, 2006, 120с.