TÜMLEŞİK OPTİK VE OPTOELEKTRONİK

AMAÇ

Sunulan ders öğrencilere güdümlü dalga optiği ve yarı iletken lazerler teorisinde sağlam bir temel sağlayacaktır. Konular şunları içerecektir: yarı iletken ve düzlemsel silika dalga kılavuzu yapılarında dalga denklemine çözümler bulmak için analitik ve sayısal teknikler; yarı iletken lazerlerin çalışması; yarı iletken lazerlerde kullanılan malzemeler; özel uygulamalar için yarı iletken lazerler; yarı iletken lazerlerin ve entegre optik cihazların imalatı.

İÇERİK

Bu ders; Giriş ve inceleme: Maxwell denklemleri ve sınır şartları; temel yarı iletken elektroniği ,Dielektrik optik dalga kılavuzları; etkili indeks yöntemi, yarı iletken lazerde rehberlik ve indeks rehberliği kazanır; dalga kılavuzunda kayıplar ve kazançlar ,Birleştirilmiş mod teorisi; yönlü çiftler; dağıtılmış geri besleme yapıları; ve eşleşmiş lazer dizileri ,Kuantum soğurma teorisi ve kazanç spektrumu ,Elektron-foton etkileşimi; bantlar arası ve bantlar arası geçişler,Optik matris seçim kuralları,Fotodetektör Çeşitleri; kuantum verimi; kazanç ve bant genişliği ,Yarı iletken ara bant ve alt bant kuantum kuyusu lazerleri ,Kuantum nokta lazerleri,Fabry-Perot ve dağıtılmış geri besleme lazerleri; dikey boşluklu yüzey yayan lazerler,Dökme ve kuantum kuyu yapıları kullanan elektro-optik faz ve genlik modülatörleri,Kuantum sınırlı Stark efektleri ve Franz-Keldysh efektlerini kullanan elektro-emme modülatörleri,Fotonik entegre devreler; entegre lazer kipleyici; çok kesitli faz; kazanç,Dağıtılmış Bragg reflektör cihazları; konularını içermektedir.

1. 1

   Design semiconductor lasers for specific applications, including high power, high temperature operation.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Rol Oynama ve Drama Tekniği, Deney yapma Tekniği, Deneyimle Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

2. 2

   Explain the operation of semiconductor lasers, including basic concepts such as stimulated emission

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Rol Oynama ve Drama Tekniği, Deney yapma Tekniği, Deneyimle Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

3. 3

   Suggests analytic solutions to the wave equation in dielectric waveguides.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Rol Oynama ve Drama Tekniği, Deney yapma Tekniği, Deneyimle Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

4. 4

   Use numerical approaches to find solutions in semiconductor and planar silica structures.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Rol Oynama ve Drama Tekniği, Deney yapma Tekniği, Deneyimle Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

5. 5

   Relate the performance of optoelectronics systems to constituent device structures and underlying material physics.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Rol Oynama ve Drama Tekniği, Deney yapma Tekniği, Deneyimle Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

6. 6

   Design process flows for fabricating semiconductor lasers and integrated optic devices.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Rol Oynama ve Drama Tekniği, Deney yapma Tekniği, Deneyimle Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Klasik Yazılı Sınav, Ödev, Proje Görevi

HAFTALIK PLAN

1. HAFTA 1

   Giriş ve inceleme: Maxwell denklemleri ve sınır şartları; temel yarı iletken elektroniği

   Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

2. HAFTA 2

   Dielektrik optik dalga kılavuzları; etkili indeks yöntemi, yarı iletken lazerde rehberlik ve indeks rehberliği kazanır; dalga kılavuzunda kayıplar ve kazançlar

   Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

3. HAFTA 3

   Birleştirilmiş mod teorisi; yönlü çiftler; dağıtılmış geri besleme yapıları; ve eşleşmiş lazer dizileri

   Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

4. HAFTA 4

   Kuantum soğurma teorisi ve kazanç spektrumu

   Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

5. HAFTA 5

   Elektron-foton etkileşimi; bantlar arası ve bantlar arası geçişler

   Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

6. HAFTA 6

   Optik matris seçim kuralları

   Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

7. HAFTA 7

   Fotodetektör Çeşitleri; kuantum verimi; kazanç ve bant genişliği

   Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

8. HAFTA 8

   Yarı iletken ara bant ve alt bant kuantum kuyusu lazerleri

   Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

9. HAFTA 9

   Kuantum nokta lazerleri

   Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

10. HAFTA 10

    Fabry-Perot ve dağıtılmış geri besleme lazerleri; dikey boşluklu yüzey yayan lazerler

    Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

11. HAFTA 11

    Dökme ve kuantum kuyu yapıları kullanan elektro-optik faz ve genlik modülatörleri

    Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

12. HAFTA 12

    Kuantum sınırlı Stark efektleri ve Franz-Keldysh efektlerini kullanan elektro-emme modülatörleri

    Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

13. HAFTA 13

    Fotonik entegre devreler; entegre lazer kipleyici; çok kesitli faz; kazanç

    Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

14. HAFTA 14

    Dağıtılmış Bragg reflektör cihazları

    Ön hazırlık: Ders notlarını ve önerilen makaleleri okumak

DEĞERLENDİRME

• Ara Sınavın Başarıya Oranı50%
• Genel Sınavın Başarıya Oranı50%

İŞ YÜKÜ

KAYNAKLAR

• S. L. Chuang, Physics of Photonic Devices, 2nd ed., New York: Wiley, 2009.
• L. A. Coldren and S. W. Corzine, Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits, New York: Wiley, 1995.

ÖĞRETİM ELEMANLARI

• Assoc.Prof. Hasan KURTKOORDİNATÖR
• Assoc.Prof. Hasan KURT