6B05313 Физическая электроника и фотоника в КазНУ им. аль-Фараби

Дисциплины

• Математический анализ

  Цель дисциплины сформировать у студентов навыки решения и анализа математических выражений. В рамках дисциплины студенты будут изучать числовые последовательности; предел, непрерывность и производную функции; производные высших порядков; теоремы Лопиталя; локальный экстремум функции; необходимое и достаточные условия экстремума; неопределённый интеграл и его свойства; таблица интегралов; формулу Ньютона-Лейбница.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Механика

  Цель дисциплины сформировать у студентов навыки анализа основных вопросов механики твердых тел, необходимых для дальнейшего изучения физических процессов. В рамках дисциплины будут изучены: кинематика и динамика тел, взаимодействия тел происходящие в выбранных системах координат пространства и времени. По окончанию дисциплины студенты будут способны решать классические задачи кинематики и динамики.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 6
  

• Электрические измерения и приборы

  Цель дисциплины – изучение, освоение и использование методов измерений электрических и магнитных величин. Электромеханические приборы, цифровые измерительные приборы, измерение и контроль электрических величин, основные метрологические понятия, методы измерений и погрешности, ресгистрирующие приборы, основы техники измерения, приборы электромагнитной системы, приборы индукционной системы, измерительные мосты, компенсаторы, измерение мощности и электрической энергии, измерения сопротивления, индуктивности и емкости, измерение частоты, измерение угла сдвига фаз.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Экология и безопасность жизнедеятельности человека

  Цель – сформировать ряд ключевых компетенций, базирующихся на современных концепциях природопользования, реализующих принципы гармоничной оптимизации условий взаимодействия человека с природой. Будут изучены: принципы устойчивого развития, сохранения и воспроизводства природных ресурсов для обеспечения безопасности жизнедеятельности человека, способы оценки и минимизации рисков, защиты от опасностей, мероприятия по ликвидации последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий, охране окружающей среды и рациональному природопользованию.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Правовые основы противодействия коррупции

  Цель дисциплины: сформировать ответственное отношение, способность демонстрировать на практике применение принципов, норм антикоррупционного законодательства в целях предупреждения коррупционных правонарушений, формирования нетерпимости к коррупционным проявлениям, антикоррупционной культуры, гражданской ответственности. Будут изучены: антикоррупционное законодательство, система и деятельность субъектов противодействия коррупции, причины и условия, способствующие коррупции, антикоррупционная политика, международный опыт борьбы с коррупцией.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Молекулярная физика

  Цель дисциплины сформировать у студентов знания об основных методах описания и законов молекулярной физики и термодинамики; Дисциплина направлена на изучение равновесных макропараметров рассматриваемой системы, уравнений состояния идеального газа, статистического метода описания молекулярных систем. По окончанию дисциплины студенты овладеют навыками построения физических моделей, проведения простейших практических расчетов и решения задач молекулярной физики.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Методы научных исследований

  Цель: формирование методологической и научной культуры, системы знаний, умений и навыков в организации и проведении научных исследований. Изучаются общенаучные методы исследования, в том числе методы поиска, обработки, систематизации, анализа, синтеза, обобщения и аргументации научной информации для получения объективного содержания научного знания.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Основы финансовой грамотности

  Цель дисциплины - сформировать у обучающихся рациональное финансовое поведение на основе понимания финансовой информации, а также способности критически оценивать и анализировать процессы, связанные с защитой их прав и интересов в качестве потребителей финансовых услуг посредством использования финансовых инструментов в том числе цифровых технологий.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Учение Абая

  Цель дисциплины – сформировать у будущих специалистов способности к самопознанию, использованию учения Абая как основы духовности и интеллектуальности современного Казахстана, применению своих профессиональных знаний, пониманий и способностей через призму гуманизма и просвещения в целях укрепления единства страны и гражданской солидарности общества. Будут изучены: понятие об учении Абая; источники учения; составные части учения Абая; категории учения Абая; измерительные приборы учения Абая; сущность и значение учения Абая.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Линейная алгебра и аналитическая геометрия

  Цель дисциплины сформировать у студентов навыки решения линейных алгебраических уравнений. В рамках курса будут рассмотрены: основные методы решения системы линейных алгебраических уравнений, вычисление определителей матриц, работа с матрицей, задачи векторной алгебры, теории прямой и плоскости в пространстве, теории кривых второго порядка и теории поверхностей второго порядка.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Аль-Фараби и современность

  Цель дисциплины: формирование у студентов представлений о научно-философском наследии великого тюркского мыслителя Абу Насра аль-Фараби в контексте развития мировой и национальной культуры. Будут изучены особенности наследия аль-Фараби и его влияние на формирование тюркской философии, характер влияния восточной философии на Европейский Ренессанс; традиционные и современные проблемы истории национальной и мировой философии.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Предпринимательство

  Цель: формирование практических навыков осуществления предпринимательской деятельности на основе изучения теории и практики предпринимательства. Студент будет способен: использовать возможности рынка, соответствующие их личным интересам и способностям; принять первоначальное решение о начале бизнеса; эффективно работать в рамках действующих правовых норм; определять и оценивать потенциальные рыночные возможности стартапа.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Основы электроники

  Целью дисциплины сформировать навыки расчета электрических цепей для решения практических задач по электронике. Электрические цепи постоянного тока, активные и пассивные элементы электрических цепей, переменный электрический ток, двухполюсники, четырехполюсники, вольт -амперная характеристика p-n перехода, полупроводниковые диоды, диодный мост, биполярный транзистор, полевой транзистор, входные и выходные характеристики транзисторов, тиристоры.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Электромагнетизм

  Целью дисциплины является сформировать у студентов фундаментальные представление о природе электромагнитных явлений и спектре их возможного применения. Дисциплина направлена на изучение: понимание и объяснение процессов, в основе которых лежит понятие электромагнетизма, самостоятельного решения некоторых задач инженерного профиля.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Оптика

  Цель дисциплины сформировать у студентов базовые знания в оптике необходимые для дальнейшего изучения фотоники и оптоэлектроники. В рамках дисциплины будут рассмотрены оптические явления и процессы в различных средах, в частности: законы геометрической оптики, интерференция и дифракция волн, поляризация, дисперсия волн и квантовые основы оптики. По окончанию дисциплины студенты овладеют навыками решения задач оптики, проведения практических и экспериментальных работ в лаборатории.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 6
  

• Дифференциальные и интегральные уравнения

  Цель дисциплины сформировать у студентов навыки решения и анализа сложных дифференциальных и интегральных уравнений. В рамках дисциплины будут рассмотрены: обыкновенные дифференциальные уравнения первого порядка; Задачу Коши для дифференциального уравнения; дифференциальные уравнения n-го порядка и системы уравнений; Краевые задачи для обыкновенных дифференциальных уравнений; теория устойчивости; интегральные уравнения Фредгольма и Вольтерра; методы решения интегральных уравнений; понятия об асимптотических методах для дифференциальных и интегральных уравнений.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Электродинамика

  Цель дисциплины сформировать у обучающихся базовые знания классической электродинамики. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты предмета: Понимание основных теорий и принципов электродинами-ки, что включает глубокие внутренние знания в области электростатики, уравнений Максвелла, электромагнит-ных волн, ферромагнетика и оптики. После окончания курса студенты будут способны самостоятельного решать гиперболические, эллиптические и параболические, а также некоторые нелинейные уравнения.

  Год обучения - 2
  Семестр - 4
  Кредитов - 6
  

• Теория функций комплексного переменного

  Цель дисциплины сформировать у студентов базовые понятия и знания в области теории функций комплексных переменных. В рамках курса будут рассмотрены: комплексные числа и математические операции над ними; интегралы и дифференциалы комплексной функции, Интегральная теорема Коши, условие Коши-Римана; степенные ряды, теория вычетов

  Год обучения - 2
  Семестр - 4
  Кредитов - 5
  

• Физика твердого тела

  Цель курса - ознакомить студентов с основными принципами и законами, фундаментальными концепциями физики твердого тела и их применения в различных областях науки и техники. В рамках этого курса изучается структура кристаллических и аморфных материалов, электронные и оптические свойства твердых тел, магнитные явления, механические свойства и методы их измерения.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 5
  

• Микроволновая оптика

  Курс формирует у студентов представления о современных направлениях исследования радиочастотной и микроволновой техники, включая резонаторы, микроволновые преобразователи, электромагнитной теории волноводов и беспроводных линии передач. В рамках курса будут рассмотрены различные конфигурации волноводов и их эквивалентные схемы. В рамках курса на основе матричных методов будут описаны различные волновые процессы в сложно структурированных системах.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 5
  

• Основы программирования в физике

  Цель данного курса – сформировать у обучающихся навыки создания алгоритмических структур и решения основных задач в области физики с помощью языков программирования. Будут рассмотрены: алгоритмы; методы представления алгоритмов; языки программирования; структура программы; типы данных; ввод/вывод данных в консоли; операторы условия, циклы; массивы и строки; функции; определение и реализация функции; объектно-ориентированное программирование.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 5
  

• Распространение волн

  Цель дисциплины – сформировать у студентов знания о различных волновых процессах, в частности распространения волн в различных средах. В рамках изучения дисциплины будут рассмотрены основные вопросы электромагитной теории света, распространения волн в различных дисперсных средах путем решения волновых уравнений, взаимодействия волн с вещестами и особенности поведения волн на границе раздела различных веществ.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 5
  

• Атомная физика

  Цель дисциплины сформировать у студентов научное представление о физике элементарных частиц, в частности строениях и свойств атомов и молекулярных систем, а также их описания. В рамках дисциплины будут рассмотрены вопросы касающиеся законов сохранения при оптических переходах, моделей атома, постулатов Бора, свойств атомных ядер и молекулярных систем.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 5
  

• Физика и химия материалов

  Целью изучения дисциплины является ознакомление студентов с основными аспектами современного представления о свойствах новых передовых материалов. Рассматриваются квантово-механические аспекты современного материаловедения, с точки фундаментальных законов физики и химии. Курс сформирует понимание границ применимости в зависимости от состава, структуры и свойств различных материалов в электронике, фотонике и оптоэлектронике.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 5
  

• Численные методы в оптике

  Цель данного курса – сформировать у обучающихся навыки численного моделирования волновых процессов и оптических свойств различных структурированных материалов. В рамках дисциплины будут рассмотрены апробированные методы расчета взаимодействия света с веществом, методы определения оптических характеристик материалов и композитов с применением языка программирования Python и/или С++.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 5
  

• Термодинамика

  Цель курса - изложение основных законов термодинамики равновесных процессов, термодинамических свойств макроскопических систем, основных экспериментальных закономерностей, лежащих в основе законов термодинамики, статистических методов описания классических и квантовых макроскопических систем, связи законов термодинамики и статистических методов описания. Курс формирует у студентов знания и умения моделировать термодинамические явления и проводить численные расчеты соответствующих физических величин.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 5
  

• Физика диэлектриков

  Цель курса – формирование базы знаний в области диэлектрической спектроскопии вещест в различных состояниях. При изучении дисциплины будут рассмотрены диэлектрические частотные характеристики жидокстей, газов и твердых конденсированных тел, а также методы экспериментального определения диэлектрических характеристик, таких как диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери и релаксационные процессы в веществах в зависимости от типа поляризации.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 5
  

• Моделирование электронной структуры материалов

  Цель данного курса – сформировать у обучающихся способности исследовать электронные свойства материалов с помощью компьютерного моделирования из первых принципов «ab-initio». В рамках курса рассматривается вопросы моделирования из первых принципов параметров и характеристик графена и других родственных 2D материалов, молекулярных кластеров и объемных кристаллов.

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 5
  

• Нелинейная оптика

  Цель дисциплины – сформировать у студентов знания теоретических основ нелинейной оптики. В рамках курса будут рассмотрены процессы параметрического взаимодействия трех волн, в частности генерации второй и третьей гармоник, оптическое выпрямление, параметрическое усиление и генерация разностной частоты, соотношение Мэнли-Роу и условие фазового согласование. Кроме того, будут рассмотрены нелинейно-волновые уравнения для уединенных волн (солитонов).

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 5
  

• Физика тонких пленок

  Данный курс формирует знания о технологии синтеза и практического применения тонких пленок различного назначения. В рамках данного курса будут рассмотрены оптические свойства тонких пленок, толщина которых находится в диапазоне от единиц нанометров до нескольких микрон, методы контроля физико-механических свойств и влияния структуры и технологии на свойства тонких пленок.

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 5
  

• Квантовая физика

  Цель курса ознакомить студентов с основными законами, математическим аппаратом квантовой механики. В рамках дисциплины будут рассмотрены: формализм волновой функции; принцип запрета Паули; уравнение Шредингера для водородоподобных систем, гармонический осциллятор; интерпретация дискретных и непрерывных состояний; формализм алгебры операторов; законы сохранения; потенциальные барьеры; центрально-симметричные системы; некоторые аналитический решаемые точные и приближенные задачи квантовой механики, модель Кронинга Пэнни.

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 5
  

• Компьютерное моделирование волновых процессов

  Цель дисциплины сформировать у обучающихся навыки компьютерного моделирования и визуализации результатов изучения волновых процессов. Дисциплина направлена на использование готовых вычислительных пакетов, на основе которых будут рассмотрены задачи связанные с взаимодействием пучков с 1D, 2D и 3D оптическими структурами с применением необходимых граничных условий.

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 5
  

• Прикладное программирование в физике

  Цель данного курса – сформировать у обучающихся навыки симуляции и моделирования сложных физических процессов с использованием специализированных программных пакетов. Будут рассмотрены: компьютерные модели и их виды, стохастические модели, метод молекулярной динамики, имитационное моделирование, движение тел в центральном поле, колебательное и волновое движение, явление переноса, расчет течения жидкости, конвекция, расчет электрических и магнитных полей, движение заряженных частиц.

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 5
  

• Микроэлектроника

  Цель дисциплины - сформировать знания в области аналоговых и цифровых микроэлектронных устройств. Современная твердотельная электроника, транзисторные усилители, операционные усилители, генераторы синусоидальных, пилообразных и прямоугольных сигналов, фильтры высоких и низких частот, полосовые и режекторные фильтры, цифровые электронные устройства, АЦП, ЦАП, шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, сумматоры, триггеры, регистры, память, микропроцессоры.

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 5
  

• Физика полупроводников

  Цель курса сформировать у студентов навыки понимания основных принципов и явлений в физике полупроводниковых материалов. В рамках курса будут рассмотрены: физические свойства полупроводников, статистика носителей зарядов, зонная структура собственных и легированных полупроводников, контактные явления в полупроводниках, процессы переноса заряда при различных внешних воздействиях и методы базовые методы определения параметров полупроводниковых материалов.

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 6
  

• Оптические элементы и компоненты

  Цель дисциплины сформировать знания об основных структурных и функциональных элементах оптических систем. В рамках курса будут рассмотрены: источники оптического излучения, преобразователи оптического излучения, линзы, оптически прозрачные зеркала, дифракционные решетки и призмы для получения монохроматического излучения, поляризаторы, фильтры, приемники оптического излучения, в том числе фотодиоды, фототранзисторы и фоторезисторы.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 5
  

• Лазерная физика

  Цель курса сформировать у обучающихся базовые знания в области физики, связанной с теорией работы различных лазеров, их практического применения в науке и техники. В рамках курса будут рассмотрены как теоретические вопросы, связанные с теорией взаимодействия лазерного излучения с веществом, инверсией электронных заселенности, временные характеристики лазеров, так и практические вопросы, такие как конструирования лазеров и резонаторов.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 5
  

• Физика полупроводниковых приборов

  Цель дисциплины обеспечить знания о физических основах функционирования различных полупроводниковых приборов. В рамках курса будут рассмотрены: характеристики и режимы функционирования диодов, диодов Шоттки, биполярных и полевых транзисторов, туннельных диодов, солнечных элементов на основе р-n переходов, светодиодов и полупроводниковых лазеров, а также силовых полупроводниковых устройств.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 5
  

• Фотоника

  Цель дисциплины – сформировать у обучающихся представления об особенностях свойств и технологии современных фотонных устройств. Дисциплина охватывает основные теоретические и практические аспекты светоизлучательных устройств и фотодетекторов, искусственно создаваемых фотонных структур, типа метаматериалов и фотонных кристаллов, фазовых и амплитудных модуляторов, а также перестраиваемых оптических систем, взаимодействия света с наночастицами металлов, диэлектриков и полупроводников.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 5
  

• Оптоинформатика

  Цель дисциплины сформировать знания об основных принципах и технологиях манипуляции фотонов для передачи, обработки, хранения и отображения информации. В рамках дисциплины будут рассмотрены: оптоэлектронные и квантовые фотонные устройства для сверхбыстрой передачи информации, технологии голографической записи, интерференционные методы манипуляции фаз распространяющихся волн, фазопеременные оптически активные материалы для оптоинформационных и/или телекоммуникационных устройств.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 5
  

• Сигналы и системы

  Цель дисциплины сформировать знания и навыки анализа обработки аналоговых и цифровых сигналов. Сигналы, аналоговые сигналы, цифровые сигналы, спектры сигналов, Фурье преобразование, аппроксимация и интерполяция данных, корреляционный анализ сигналов, линейные нестационарные системы/фильтры, Фурье анализ сигналов, Вейвлет анализ сигналов, фильтрация сигналов, аналоговые и цифровые фильтры, дискретные системы, модуляция и демодуляция.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 6
  

• Наноэлектроника

  Целью данного курса является обеспечение студентам знания и понимание физических основ и приложений наноэлектроники. В курсе будут рассмотрены электрические и оптические свойства материалов и наноструктур, методы изготовления наноструктур, наноэлектронные устройства, включая резонансно-туннельные устройства, транзисторы и устройства с передачей одного электрона, а также применение наноэлектроники в энергетике, молекулярной биологии и медицине.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 5
  

• Волоконная оптика

  Цель дисциплины – сформировать у студентов знания необходимые для понимание технологии оптических процессов в волоконных оптических линий передачь. В рамках дисциплины будут рассмотрены принципы оптоволоконной связи (ВОЛС): полное внутреннее отражение волны в разных оптоволоконных линий передач, распространение света и оптические потери, основные характеристики световодов и оптоволоконных детекторов, фильтров и ответвителей света.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 5
  

• Полупроводниковые материалы

  Основная цель курса заключается в предоставлении студентам фундаментальных знаний о свойствах, поведении и классификации полупроводниковых материалов и их гетероструктур. В рамках курса будут рассмотрены: свойства собственных полупроводников и полупроводниковых соединений, виды гетероструктур и электронные процессы в гетеропереходах и их практическая значимость в современной электронике и фотонике, возможности модификации свойств полупроводников.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 5
  

• Спектроскопия

  Цель дисциплины сформировать базовые знания в области спектрального анализа материалов для выявления их структуры, химического и элементного состава, а также оптических свойств. В рамках курса будут рассмотрены основные виды колебательной спектроскопии, в частности рамановская, и инфракрасная спектроскопия, а также атомно эмиссионные методы спектроскопии, такие как рентгенофлуоресцентная, фотоэлектронная и Оже-электронная спектроскопия. Кроме того будут рассмотрены основные компоненты спектральных приборов.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 5
  

Результаты обучения

• Понимать основы общенаучных базовых знаний фундаментальной и современной физики, математики и информационных технологий.
• Объяснять фундаментальные законы, в том числе и на иностранном языке, лежащие в основе физических процессов и явлений.
• Применять методы создания полупроводниковых приборов для передачи, обработки и хранения информации.
• Описывать физические процессы с использованием математических методов для решения задач в области физической электроники и фотоники.
• Сопоставлять и выбирать существующие электронные и фотонные компоненты для проектирования оптоэлектронных приборов и устройств.
• Применять физические законы для объяснения физических процессов при работе с фотонными приборами.
• Моделировать волновые процессы, структуры материалов и программировать задачи физической электроники и фотоники.
• Применять методы спектроскопии и обработки сигналов для определения структуры и физико-химических свойств различных твердотельных материалов микроэлектроники и наноэлектроники.
• Рассчитывать численными методами задачи микроволновой и нелинейной оптики и описывать результаты для моделирования оптических систем генерации, передачи и обработки информации.
• Использовать фундаментальные физические законы при моделировании и проектировании электронных схем и оптических систем.
• Проводить эксперименты для выявления физико-химических, в том числе оптических и электрических свойств материалов для решения практических задач физической электроники и фотоники.
• Применять основные принципы культуры межличностного общения при командной работе и под руководством, формируя бережное отношение к природе, формулируя собственную точку зрения основываясь на философских знаниях в социо-политических, экономических и историко-культурных вопросах.

Похожие ОП