Составитель:

Д. Г. Пилипцов — ассистент кафедры оптики УО «ГГУ им. Ф. Скорины»,
Рецензенты:

М. И. Сергиенко— кандидат физико-математических наук, старший преподаватель кафедры медицинской м биологической физики УО «ГГМУ» ;

М. А. Ярмоленко — кандидат технических наук, доцент кафедры радиофизики и электроники УО «ГГУ им. Ф. Скорины»

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:
Кафедрой оптики УО «ГГУ им. Ф. Скорины»
(протокол № __ от ____ _____________ 200__);

Методическим советом физического факультета

УО «ГГУ им. Ф. Скорины»
(протокол № __ от ____ _____________ 200__);

Ответственный за редакцию: Д. Г. Пилипцов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Оптоэлектронные приборы получили широкое применение в современной науке и технике, в системах сбора, обработки и анализа информации, в бытовых приборах и устройствах. Наряду с традиционными опто-электронными приборами, использующими вакуумные электронные элементы (фотоэлементы, фотоэлектронные умножители, электронно-лучевые приборы) и полупроводниковые устройства, получили распространение приборы оптоэлектроники, характерным признаком которых является наличие оптической связи (оптроника). Оптоэлектронные приборы применяются для изучения свойств различных сред и объектов различной природы, в метрологии, бытовой технике, биологии и медицине; в преподавании физики и специальных дисциплин и в других областях. Профессиональное использование оптоэлектронных приборов невозможно без понимания принципов их работы, знания устройства оптоэлектронных приборов различного типа, их основных параметров и характеристик, информационных возможностей, методов и методик их юстировки, грамотной и безопасной эксплуатации. Изучение опто-электронных приборов является необходимым при подготовке специалистов со специализацией в области лазерной физики и спектроскопии.

Целью спецкурса «Оптоэлектронные приборы» является овладение студентами принципами действия наиболее важных типов оптоэлектронных приборов и их структурных элементов и методами определения их основных параметров и характеристик.

Задачами спецкурса являются:

- ознакомление студентов с физическими идеями, положенными в основу работы оптоэлектронных приборов;

- усвоение информации об устройстве, принципах действия и практическом использовании источников, приемников оптического излучения различного типа, оптических системах оптоэлектронных приборов;

- сравнительный анализ параметров и характеристик функционально одинаковых элементов оптоэлектронных приборов;

- овладение методами экспериментального исследования параметров и характеристик элементов оптоэлектронных приборов;

- формирование умений и навыков практического использования оптоэлектронных приборов для практических целей.

Материал спецкурса основывается на ранее полученных студентами знаниях по таким учебным курсам как «Молекулярная физика», «Электричество и магнетизм», «Оптика», «Физика атома и атомных явлений».

В результате изучения спецкурса:

студент должен знать:

• 
  основные понятия, используемые для характеристики оптоэлектронных приборов и их структурных элементов, и их физический смысл;
  
• 
  основные элементы оптоэлектронных приборов, их назначение, параметры и характеристики;
  
• 
  режимы работы оптоэлектронных приборов;
  
• 
  основные методы выделения, преобразований и анализа оптических сигналов;
  
• 
  этапы, виды и алгоритмы расчетов, выполняемых при конструировании оптоэлектронных приборов;
  
• 
  классификацию оптоэлектронных приборов по различным признакам;
  
• 
  правила безопасной эксплуатации оптоэлектронных приборов различного типа;
  

студент должен уметь:

- осуществлять поиск современной научно-технической информации и анализировать её;

- пользоваться научным оборудованием и аппаратурой, предназначенной для юстировки оптоэлектронных приборов, измерения их параметров и характеристик, выполнения исследовательской работы с применением оптоэлектронных приборов;

- юстировать оптические системы оптоэлектронных приборов и согласовывать их с передающей и принимающей системами;

- измерять основные параметры и характеристики оптоэлектронных приборов и устройств различного типа;

- применять методы статистического анализа в физических исследованиях;

студент должен владеть:

- навыками юстировки оптических систем оптоэлектронных приборов;

- навыками измерения основных параметров и характеристик оптоэлектронных приборов и устройств различного типа;

- навыками статистической обработки результатов измерений параметров и характеристик оптоэлектронных устройств.

Спецкурс «Оптоэлектронные приборы» изучается студентами 4 курса специальности 1-31 04 01 02 «Физика (производственная деятельность)» специализации 1-31 04 01 02 05 «Лазерная физика и спектроскопия» в объеме 56 часов (из них 24 часа лекционных, 10 часов практических учебных занятий, 22 часа лабораторных учебных занятий). Форма отчётности – зачет.

Примерный тематический план

№ пп	Название темы	Всего часов	В том числе
			лек-ции	практич. занятия	Лабор. заня- тия	СУРС
	Введение в спецкурс	4	2		2
	Источники оптического излучения	8	2	2	4
	Источники оптического излучения	4		2		2
	Оптическая система спектральных ОЭП	8	2	2	4
	Приемники оптического излучения	8	2	2	4
	Приемники оптического излучения	2				2
	Оптроны и оптоэлектронные микросхемы	6	2		4
	Использование оптоэлектронных приборов	6	2		4
	Использование оптоэлектронных приборов.	2				2
	Использование оптоэлектронных приборов.	2	2
	Порядок расчета типового спектрального ОЭП	4		2		2
	Применение оптоэлектронных приборов	2	2
	ВСЕГО часов	56	16	10	22	8

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 1. Введение в спецкурс

Предмет, задачи и содержание спецкурса. Исторический очерк развития оптоэлектронного приборостроения. Оптоэлектронные приборы (ОЭП): определение, обобщенная схема и методы работы. Значение оптоэлектронных приборов в современной науке и технике

Тема 2 Источники оптического излучения

Источник излучения как звено ОЭП. Классификация источников излучения. Параметры и характеристики источников. Основные виды источников: тепловые, газоразрядные, лазерные, полупроводниковые источники.

Тема 3 Источники оптического излучения

Светодиоды, их конструкция, основные параметры и характеристики. Светодиоды монохроматического и белого свечения. Перспективы совершенствования и применения излучателей-диодов.

Тема 4 Оптическая система спектральных ОЭП

Оптическая система ОЭП, ее назначение, элементы и их характеристики. Конденсоры и объективы их функции в передающей и приемной системе ОЭП. Модуляторы оптического излучения. Виды диспергирующих устройств и их характеристики

Тема 5 Приемники оптического излучения

Приемник излучения как звено ОЭП. Классификация приемников излучения по механизму преобразования энергии, по используемым материалам, по количеству используемых элементов. Параметры и характеристики фотоприемников. Фоторезисторы, фотодиоды; фоточувствительные МДП-приборы; фототранзисторы; фототиристоры.

Тема 6 Приемники оптического излучения

Тепловые приемники оптического излучения. Термоэлементы, болометры, пироэлектрические приемники. Фотоприемники на основе внешнего фотоэффекта: вакуумный фотоэлемент, газонаполненные фотоэлементы, фотоэлектронные умножители.

Тема 7 Оптроны и оптоэлектронные микросхемы

Оптрон как электронный прибор. Структурные схемы и классификация оптронов. Основные параметры оптронов. Резисторные, диодные, транзисторные, тиристорные оптопары; оптоэлектронные микросхемы.

Тема 8 Использование оптоэлектронных приборов

Требования, предъявляемые к усилительным устройствам оптоэлектронных приборов. Согласование приемника излучения с электронной системой оптоэлектронного прибора.

Тема 9 Использование оптоэлектронных приборов

Критерии качества оптоэлектронных приборов. Сканирование в оптоэлектронных приборах. Модуляция и демодуляция сигнала в оптоэлектронном приборе.

Тема 10 Использование оптоэлектронных приборов

Схемы включения фоторезисторов. Схемы включения фотодиодных датчиков. Особенности применения лавинных фотодиодов. Схемы на фототранзисторах. Фотоприемные устройства на пироэлектрических приемниках излучения.

Тема 11 Порядок расчета типового спектрального ОЭП

Основные этапы расчета ОЭП. Виды расчетов, выполняемых при конструировании ОЭП. Энергетические, точностные, габаритные, аберрационные расчеты, расчеты динамических параметров

Тема 12 Применение оптоэлектронных приборов

Применение позиционно-чувствительных приемников излучения в оптоэлектронных приборах. Согласование приемника с источником излучения и оптической системой оптоэлектронного прибора.

ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Примерный перечень лабораторных работ

1. 
   Исследование прохождения света в различных средах
   
2. 
   Исследование характеристик фотоприемников
   
3. 
   Исследование характеристик светоизлучающих диодов
   
4. 
   Определение числовой апертуры световода
   
5. 
   Исследование характеристик оптронов
   
6. 
   Исследование характеристик солнечных фотопреобразователей
   

Примерная тематика практических занятий

1. 
   Источники оптического излучения
   
2. 
   Оптическая система спектральных ОЭП
   
3. 
   Приемники оптического излучения
   
4. 
   Классификация помех в ОЭП и методы борьбы с ними
   
5. 
   Использование оптоэлектронных приборов
   

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ
1 Астайкин, А.И. Основы оптоэлектроники: учеб. пособие / А.И. Астайкин, М.К. Смирнов. – М.: Высш. шк., 2007. – 277 с.

2. 
   Якушенков, Ю.Г. Теория и расчет оптоэлектронных приборов: учебник для вузов / Ю.Г. Якушенков. – М.: Сов. Радио, 1980. – 392 с.
   
3. 
   Игнатов, А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства: учеб. пособие / А.Н. Игнатов. – М.: Эко-Трендз, 2006. – 272 с.
   
4. 
   Смирнов, А.Г. Квантовая электроника и оптоэлектроника / А.Г. Смирнов. – Мн: Вышэйшая школа, 1967. – 196 с.
   

5 Зайдель, А.Н. Техника и практика спектроскопии / А.Н. Зайдель, Г.В. Островская, Ю.И. Островский. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-матем. лит., 1976. – 392 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

1. 
   Ахманов, С.А. Физическая оптика / С.А, Ахманов, С.Ю. Никитин. – М.: Наука, 2004. – 656 с.
   
2. 
   Розеншер, Э. Оптоэлектроника / Э. Розеншер, Б. Винтер,– М.: Техносфера, 2006. – 592 с.
   
3. 
   Самохвалов, М.К. Элементы и устройства оптоэлектроники: учеб. пособие. / М.К. Самохвалов. - Ульяновск: УлГТУ, 2003. – 125 с.
   
4. 
   Биберман, Л.М. Растры в электрооптических системах / Л.М. Биберман,– М.: Энергия, 1969. – 161 с.
   
5. 
   Вафиади, В.Г. Фотоэлектрическая автоматика / В.Г. Вафиади.– Минск: Высшая школа, 1966. – 208 с.
   
6. 
   Гудмен, Дж. Введение в Фурье-оптику / Дж. Гудмен; под ред. Г.И. Косоурова .– М.: Мир, 1970. – 364 с.
   
7. 
   Зотов, В.Д. Полупроводниковые устройства восприятия оптической информации / В.Д. Зотов. – М.: Энергия, 1976. – 152 с.
   
8. 
   Волоконная оптика и приборостроение / М.М. Бутусов и др.; под общ. ред. М.М, Бутусова. – Л.: Машиностроение, 1987. – 327 с.
   
9. 
   Пихтин, А.Н. Оптическая и квантовая электроника / А.Н. Пихтин. – М.: Высш. школа, 2001. – 573 с.
   

Протокол согласования учебной программы по дисциплине «Оптоэлектронные приборы» с другими дисциплинами специальности 1-31 04 01 Физика (по направлениям)

Название дисциплины, с которой требуется согласование	Название кафедры	Предложения об изменениях в содержании учебной программы по изучаемой учебной дисциплине	Решение, принятое кафедрой, разработавшей учебную программу (с указанием даты и номера протокола)
Основы современных технологических процессов	Кафедра оптики	Изменений нет	Рекомендовать к утверждению учебную программу в представленном варианте протокол № ___ от ___.___.200__
Спектроскопические методы исследования вещества	Кафедра оптики	Изменений нет	Рекомендовать к утверждению учебную программу в представленном варианте протокол № ___ от ___.___.200__