Основы фотоники и оптической электроники в киберфизических системах

Бакалавриат 2025/2026

Статус: Курс обязательный (Информатика и вычислительная техника)

Кто читает: Департамент компьютерной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 3-й курс, 3, 4 модуль

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Каперко Алексей Федорович

Язык: русский

Кредиты: 4

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Дисциплина "Основы фотоники и оптической электроники в киберфизических системах" посвящена изучению основ проектирования, анализа и реализации миниатюрных оптических и микроэлектронных устройств в киберфизических системах. Курс охватывает ключевые концепции, технологии и методы, используемые при разработке миниатюрных оптических систем, фоточувствительных интегральных схем, сенсоров и других компонентов киберфизических систем. В рамках дисциплины студенты познакомятся с основами полупроводниковой физики, принципами работы фотоприемных диодов и транзисторов, приборов с зарядовой связью и других активных элементов, а также с методами сопряжения при проектировании аналоговых и цифровых схем. Особое внимание будет уделено современным технологиям производства микроэлектронной элементной базы, включая методы электронно-лучевой фотолитографии, диффузии, имплантации, эпитаксии, окисления и травления. Курс включает теоретические лекции, практические занятия и лабораторные работы, что позволяет студентам не только усвоить теоретические аспекты проектирования оптических и микроэлектронных систем, но и получить практический опыт работы с электронными компонентами и инструментами для их моделирования и тестирования. В результате изучения дисциплины студенты смогут разрабатывать и анализировать оптические системы и микроэлектронные схемы, применять современные технологии в их производстве, а также решать задачи, связанные с оптимизацией характеристик и повышением надежности киберфизических систем.

Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины является достижение следующих результатов обучения: Знать: единицы измерения фотометрических величин, классификацию, принципы работы оптических элементов и узлов источников и приемников излучения, параметры и характеристики устройств фотоники; особенности функционирования матричных приемников излучения и электронных устройств обработки сигналов. Уметь: анализировать основные параметры и характеристики источников излучения; объяснять закономерности между параметрами регистрируемого излучения и сигналом на выходе фотоприемника; собирать основные оптические схемы для исследования пространственно – временных характеристик источников и приемников излучения, экспериментально исследовать характеристики источников, приемников и устройств преобразования информации при разных режимах их эксплуатации.

Планируемые результаты обучения

Уметь: анализировать основные параметры и характеристики источников излучения; объяснять закономерности между параметрами регистрируемого излучения и сигналом на выходе фотоприемника; собирать основные оптические схемы для исследования пространственно – временных характеристик источников и приемников излучения, экспериментально исследовать характеристики источников, приемников и устройств преобразования информации при разных режимах их эксплуатации.
Владеть: терминологией фотоники, математическим аппаратом преобразования излучения оптико-электронным трактом, модельными приближениями, используемыми при описании источников и приемников излучения; методикой расчета основных параметров и характеристик источников излучения различной степени когерентности и фотоприемников, мерами предосторожности при работе с источниками излучения.