Enkeltfag Engelsk 5 ECTS

Bølgelederoptik

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 elementær forståelse af integrerede optiske bølgeledere, optiske fibre, plasmoniske bølgeledere, basale optiske komponenter baseret på disse, samt en gennemgang af elementær THz teknologi. Kurset udgør en god platform for videre arbejde (eks. master projekter) indenfor disse områder.

See course description in English

Opstille ligninger til beskrivelse af bundne felttilstande i lige og svagt bøjede optiske bølgeledere baseret på dielektriske materialer og/eller metaller, herunder svag-ledningsapproksimationen og de skaleringslove den medfører.
formulere ligninger der kontrollerer lysindkobling i dielektriske bølgeledere.
Redegøre for definition og betydning af begreberne dispersion, ulineær koefficient/effektivt areal samt bøjningstab for bølgeledere.
Redegøre for strukturen af felttilstandene og bølgeledende egenskaber i slab og rektangulære bølgeledere, herunder dispersion, effektivt areal og bøjningstab.
Redegøre for strukturen af felttilstandene og bølgeledende egenskaber i step-index lysledere, herunder dispersion, effektivt areal og bøjningstab for givne værdier af kerneradius og indekskontrast
Skitsere struktur og anvendelser af graded-index fibre, polarisationsbevarende fibre og fotoniske krystalfibre
Redegøre for struktur, felttilstande, udbredelsestab og anvendelser af forskellige typer optiske fibre med hul kerne
Udlede ligninger for refleksion/transmission/modekobling i bølgeleder-integrerede Bragg og langperiodiske gitre. Skitsere løsninger for uniforme Bragg og langperiodiske gitre, forstå betydningen af chirp og apodisering
Udlede koblede tilstandsligninger for retningskoblere, og skitsere deres løsninger, samt udnytte disse til at opskrive transmissionsligninger for Mach-Zender interferometre og simple ring-resonatorer.
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 prisme- og gitter-assisteret kobling af lys til SPP tilstande, og have kendskab til prisme-assisteret stråledeling i THz-området
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 på grund af endelig elektrisk ledningsevne i bølgeledere

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.

10036/31400/34020/34021, Kendskab til Maxwells feltligninger og den elektromagnetiske bølgeligning. Kendskab til vektor matematik, infinitesimalregning og differentialligninger.

Forelæsninger med opgaveløsning undervejs.