Microsoft Word doc

Вопросы
 
для
 
самоконтроля
 
1. 
Запишите
первую
и
вторую
производные
на
регулярной
конечно
-
разностной
сетке
. 
2. 
Явная
и
неявная
схемы
аппроксимации
уравнения
теп
-
лопроводности
, 
их
преимущества
и
недостатки
. 
3. 
Как
оценить
погрешность
в
вычислительном
эксперименте
? 
4. 
Метод
прогонки
решения
матричных
уравнений
и
его
реализация
на
компьютере
. 
5. 
В
чем
состоят
проблемы
вычислительного
эксперимен
-
та
: 
аппроксимации
, 
устойчивости
и
эффективности
? 

---

391 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 
Фотоника
и
оптоинформатика
одно
из
наиболее
актуаль
-
ных
для
развития
цивилизации
научно
-
технических
направлений
. 
Уже
в
ближайшем
будущем
оно
существенно
изменит
важней
-
шие
характеристики
измерительной
аппаратуры
, 
значительно
ус
-
корит
создание
эффективных
систем
управления
глобальными
экономическими
, 
социальными
и
экологическими
процессами
и
улучшит
качество
жизни
человека
. 
Фотон
начинает
конкурировать
с
электроном
как
носитель
информации
и
энергии
высокой
плотности
. 
Если
электроника
ус
-
пешно
осваивает
«
верхний
» 
диапазон
наноразмеров
(10…100 
нм
), 
то
фотоника
дает
принципиально
иные
подходы
для
освоения
«
нижнего
» 
диапазона
(1…10 
нм
). 
В
результате
на
полупроводни
-
ковых
материалах
удается
создавать
наноэлементы
для
обработки
и
хранения
информации
, 
в
которых
используются
особые
кванто
-
вые
структуры
: 
нульмерные
, 
одномерные
и
двухмерные
. 
Это
по
-
зволяет
сделать
качественный
скачок
в
разработке
малогабаритных
устройств
хранения
информации
, 
в
повышении
на
порядки
быст
-
родействия
компьютеров
, 
в
разработке
новых
источников
излуче
-
ния
с
высокой
плотностью
энергии
и
т
.
д
. 
Если
вспомнить
, 
что
около
20 % 
электрической
энергии
на
Земле
расходуется
на
освещение
, 
значительное
энергосбережение
уже
в
ближайшие
годы
дадут
лампы
нового
поколения
– 
светоис
-
пускающие
диоды
, 
которым
при
одинаковой
светоотдаче
требу
-
ется
впятеро
меньше
энергии
, 
чем
лампам
накаливания
. 
В
самых
различных
областях
современной
оптической
тех
-
ники
: 
в
высокоточных
оптических
датчиках
, 
биосенсорах
, 
крем
-
ниевой
фотонике
, 
волоконно
-
оптических
линиях
связи
и
во
многих
других
широко
используются
нелинейные
оптические
эффекты
. 
В
связи
с
разработкой
мощных
оптических
излучателей
и
высоко
-
качественных
оптических
сред
области
практического
применения

---

392 
нелинейной
оптики
непрерывно
расширяются
, 
при
этом
величина
пороговой
мощности
, 
при
которой
наблюдаются
эффекты
нели
-
нейности
, 
имеет
тенденцию
к
снижению
. 
Это
позволяет
средства
-
ми
волоконной
оптики
передавать
значительные
плотности
энер
-
гии
на
большие
расстояния
с
малыми
потерями
. 
Понимание
и
решение
проблем
фотоники
и
оптоинформа
-
тики
немыслимо
без
знания
законов
нелинейной
оптики
, 
без
фун
-
даментального
физико
-
математического
образования
. 
Успешное
решение
проблем
разработки
оптической
техники
зависит
от
уровня
и
состояния
технологии
производства
оптических
мате
-
риалов
и
оптико
-
электронных
компонентов
этой
техники
. 
При
-
менение
математического
моделирования
, 
вычислительного
ком
-
пьютерного
эксперимента
позволяет
значительно
ускорить
поиск
оптимальной
технологии
производства
, 
повысить
точность
и
ка
-
чество
проектируемых
приборов
. 
Одним
из
достоинств
специальности
«
Фотоника
и
оптоин
-
форматика
» 
является
ее
чрезвычайно
высокая
наукоемкость
. 
Эта
специальность
основана
на
новейших
достижениях
физики
, 
химии
и
биологии
. 
Элементы
нанофотонных
и
наноэлектронных
систем
, 
технология
их
изготовления
, 
используемая
контрольная
и
диагно
-
стическая
аппаратура
проектируются
и
функционируют
непосред
-
ственно
на
основе
фундаментальных
законов
природы
, 
управляю
-
щих
атомными
процессами
в
материальных
объектах
. 
Обучение
на
данной
специальности
позволяет
студенту
освоить
законы
фунда
-
ментальных
наук
настолько
глубоко
, 
что
любые
новации
в
совре
-
менной
технике
будут
им
легко
осмысливаться
и
осознанно
ис
-
пользоваться
в
последующей
профессиональной
деятельности
. 
Это
открывает
выпускнику
специальности
«
Фотоника
и
оптоинформа
-
тика
» 
перспективы
эффективного
участия
в
научно
-
техническом
прогрессе
не
только
своей
, 
но
и
смежных
областей
. 

---

393 
СПИСОК
 
ЛИТЕРАТУРЫ
 
1.
Айхлер
Ю
., 
Айхлер
Г
.
И
. 
Лазеры
. 
Исполнение
, 
управление
, 
применение
. – 
М
.: 
Техносфера
, 2008. – 440 
с
. 
2.
Андреева
О
.
В
. 
Прикладная
голография
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
. 
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2008. – 
184 
с
. 
3.
Арбузов
В
.
И
. 
Основы
радиационного
оптического
материало
-
ведения
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
. 
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2008. – 284 
с
. 
4.
Астапенко
В
.
А
. 
Резонансные
процессы
в
электромагнитном
поле
: 
учеб
. 
пособие
. – 
М
.: 
Изд
-
во
Моск
. 
физ
.-
техн
. 
ин
-
та
, 
2007. – 171 
с
. 
5.
Бейли
Дэвид
, 
Райт
Эдвин
. 
Волоконная
оптика
: 
теория
и
практика
: 
пер
. 
с
англ
. − 
М
.: 
Кудиц
-
пресс
, 2008. – 320 
с
. 
6.
Беликов
А
.
В
., 
Скрипник
А
.
В
. 
Лазерные
биомедицинские
технологии
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механи
-
ки
и
оптики
. – 
СПб
., 2008. – 
Ч
. 1. – 116 
с
. 
7.
Бертолотти
М
. 
История
лазера
. − 
Долгопрудный
: 
Интеллект
, 
2011. − 336 
с
. 
8.
Беспалов
В
.
Г
. 
Основы
оптоинформатики
. 
Ч
. 1. 
Информа
-
ционные
технологии
– 
от
электронного
к
оптическому
компь
-
ютеру
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 
2006. – 52 
с
. 
9.
Богатырева
В
.
В
., 
Дмитриев
А
.
Л
. 
Оптические
методы
обра
-
ботки
информации
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2009. – 74 
с
. 
10.
Борисенко
В
.
Е
., 
Воробьева
А
.
И
., 
Уткина
Е
.
А
. 
Наноэлектро
-
ника
. – 
М
.: 
БИНОМ
. 
Лаборатория
знаний
, 2009. – 223 
с
. 
11.
Бочкарев
С
.
В
., 
Цаплин
А
.
И
. 
Диагностика
и
надежность
авто
-
матизированных
систем
: 
учеб
. 
пособие
. – 
Пермь
: 
Изд
-
во
Перм
. 
гос
. 
техн
. 
ун
-
та
, 2008. – 485 
с
. 

---

394 
12.
Булгакова
С
.
А
., 
Дмитриев
А
.
Л
. 
Нелинейно
-
оптические
уст
-
ройства
обработки
информации
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2009. – 56 
с
. 
13.
Бусурин
В
.
И
., 
Носов
Ю
.
Р
. 
Волоконно
-
оптические
датчики
: 
Физические
основы
, 
вопросы
расчета
и
применения
. − 
М
.: 
Энергоатомиздат
, 1990. − 256 
с
.
14.
Васильев
В
.
Н
., 
Павлов
А
.
В
. 
Оптические
технологии
искус
-
ственного
интеллекта
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2005. – 99 
с
. 
15.
Вейко
В
.
П
., 
Петров
А
.
А
. 
Опорный
конспект
лекций
по
курсу
«
Лазерные
технологии
». 
Введение
в
лазерные
технологии
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2009. – 
143 
с
. 
16.
Оптические
кабели
связи
: 
учеб
. 
пособие
для
техникумов
/ 
Верник
С
.
М
., 
Гитин
В
.
Я
., 
Иванов
В
.
С
. [
и
др
.]. – 
М
.: 
Радио
и
связь
, 1988. – 144 
с
. 
17.
Волоконно
-
оптические
датчики
/ 
под
ред
Т
. 
Окоси
. – 
М
.: 
Энергоатомиздат
, 1990. – 256 
с
. 
18.
Волоконно
-
оптические
датчики
. 
Вводный
курс
для
инжене
-
ров
и
научных
работников
; 
под
ред
. 
Э
. 
Удда
. – 
М
.: 
Техно
-
сфера
, 2008. – 520 
с
. 
19.
Ворзобова
Н
.
Д
., 
Денисюк
И
.
Ю
. 
Оптические
методы
форми
-
рования
микроэлементов
информационных
систем
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 
2008. – 82 
с
. 
20.
Гусев
А
.
И
. 
Наноматериалы
, 
наноструктуры
, 
нанотехно
-
логии
. – 2-
е
изд
., 
испр
. – 
М
.: 
Физматлит
, 2009. – 416 
с
. 
21.
Дианов
Е
.
М
. 
Волоконная
оптика
: 
от
систем
связи
к
«
нервным
системам
// 
Вестн
. 
Рос
. 
акад
. 
наук
, 1007. – 
Т
. 77, 
№
8. – 
С
.
714–718. 
22.
Дианов
Е
.
М
., 
Плотниченко
В
.
Г
. 
Инфракрасные
волоконные
световоды
. – 
М
.: 
Знание
, 1991. –
64 
с
. 
23.
Дмитриев
А
.
Л
. 
Оптические
методы
обработки
информации
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2005. – 46 
с
. 

---

395 
24.
Дмитриев
А
.
Л
. 
Оптические
системы
передачи
информации
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2007. – 96 
с
. 
25.
Дмитриев
В
.
Г
., 
Тарасов
Л
.
В
. 
Прикладная
нелинейная
опти
-
ка
. – 2-
е
изд
. – 
М
.: 
Физматлит
, 2004. – 512 
с
. 
26.
Ермаков
О
.
Н
. 
Прикладная
оптоэлектроника
. – 
М
.: 
Техно
-
сфера
, 2004. – 416 
с
. 
27.
Ефимов
А
.
М
. 
Оптические
свойства
материалов
и
механиз
-
мы
их
формирования
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2008. – 103 
с
. 
28.
Апенко
М
.
И
., 
Запрягаева
Л
.
А
., 
Свешникова
И
.
С
. 
Задачник
по
прикладной
оптике
: 
учеб
. 
пособие
. – 2-
е
изд
. – 
М
.: 
Высш
. 
шк
., 2003. – 591 
с
. 
29.
Заказнов
Н
.
П
., 
Кирюшин
С
.
И
., 
Кузичев
В
.
И
. 
Теория
опти
-
ческих
систем
: 
учеб
. 
пособие
. – 4-
е
изд
. – 
СПб
.: 
Лань
, 
2008. – 448 
с
. 
30.
Звелто
О
. 
Принципы
лазеров
/ 
пер
. 
под
науч
. 
ред
. 
Т
.
А
. 
Шма
-
онова
. – 4-
е
изд
. – 
СПб
.: 
Лань
, 2008. – 720 
с
. 
31.
Золотарев
В
.
М
. 
Методы
исследования
материалов
фотоники
: 
элементы
теории
и
техники
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2008 – 275 
с
. 
32.
Иванов
А
.
Б
. 
Волоконная
оптика
: 
компоненты
, 
системы
пе
-
редачи
, 
измерения
. − 
М
.: 
Сайрус
системс
, 1999. – 671 
с
. 
33.
Игнатов
А
.
Н
. 
Оптоэлектроника
и
нанофотоника
: 
учеб
. 
по
-
собие
. − 
СПб
.: 
Лань
, 2011. − 544 
с
. 
34.
Информатика
. 
Базовый
курс
. – 2-
е
изд
. / 
под
ред
. 
С
.
В
. 
Симо
-
новича
.– 
СПб
.: 
Питер
, 2007. – 640 
с
. 
35.
Королев
Л
.
Н
., 
Миков
А
.
И
. 
Информатика
. 
Введение
в
компь
-
ютерные
науки
: 
учебник
. – 
М
.: 
Высш
. 
шк
., 2003. – 341 
с
. 
36.
Ионина
Н
.
В
., 
Орлов
В
.
В
., 
Павлов
А
.
В
. 
Оптические
тех
-
нологии
искусственного
интеллекта
: 
эксперим
. 
практикум
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2008. – 62 
с
. 
37.
Калитеевский
Н
.
И
. 
Волновая
оптика
: 
учеб
. 
пособие
. – 4-
е
изд
. – 
СПб
.: 
Лань
, 2006. – 480 
с
. 

---

396 
38.
Каманина
Н
. 
В
. 
Электрооптические
системы
на
основе
жид
-
ких
кристаллов
и
фуллеренов
– 
перспективные
материалы
наноэлектроники
. 
Свойства
и
области
применения
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 
2008. – 137 
с
. 
39.
Ларкин
А
.
И
., 
Юу
Ф
.
Т
.
С
. 
Когерентная
фотоника
. – 
М
.: 
БИНОМ
. 
Лаборатория
знаний
, 2007. – 319 
с
. 
40.
Корешев
С
.
Н
. 
Основы
голографии
и
голограммной
оптики
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2009. – 97 
с
. 
41.
Котоусов
А
.
С
. 
Теория
информации
: 
учеб
. 
пособие
для
вузов
. –
М
.: 
Радио
и
связь
, 2003. –
80 
с
. 
42.
Либенсон
М
.
Н
., 
Яковлев
Е
.
Б
., 
Шандыбина
Г
.
Д
. 
Взаимодей
-
ствие
лазерного
излучения
с
веществом
(
силовая
оптика
): 
конспект
лекций
. 
Ч
. I. 
Поглощение
лазерного
излучения
в
веществе
/ 
под
общ
. 
ред
. 
В
.
П
. 
Вейко
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2008. – 141 
с
. 
43.
Листвин
А
.
В
., 
Листвин
В
.
Н
., 
Швырков
Д
.
В
. 
Оптические
волокна
для
линий
связи
. – 
М
.: 
ЛЕСАРарт
, 2003. – 288 
с
. 
44.
Листвин
А
.
В
., 
Листвин
В
.
Н
. 
Рефлектометрия
оптических
волокон
. – 
М
.: 
ЛЕСАРарт
, 2005. – 208 
с
. 
45.
Лозовский
В
.
Н
., 
Константинова
Г
.
С
., 
Лозовский
С
.
В
. 
Нанотех
-
нология
в
электронике
. 
Введение
в
специальность
: 
учеб
. 
пособие
. – 2-
е
изд
., 
испр
. – 
СПб
.: 
Лань
, 2008. – 336 
с
. 
46.
Нанотехнологии
. 
Азбука
для
всех
/ 
под
ред
. 
Ю
.
Д
. 
Третья
-
кова
. – 2-
е
изд
., 
испр
. 
и
доп
. – 
М
.: 
Физматлит
, 2009. – 368 
с
. 
47.
Уильямс
Л
., 
Адамс
У
. 
Нанотехнологии
без
тайн
; 
пер
. 
с
англ
. 
Ю
.
Г
. 
Гордиенко
. – 
М
.: 
Эксмо
, 2009. – 368 
с
. 
48.
Балабанов
В
.
И
. 
Нанотехнологии
. 
Наука
будущего
. – 
М
.: 
Эксмо
, 2009. – 256 
с
. 
49.
Борисенко
В
.
Е
., 
Воробьева
А
.
И
., 
Уткина
Е
.
А
. 
Наноэлектро
-
ника
. – 
М
.: 
БИНОМ
. 
Лаборатория
знаний
, 2009. – 223 
с
. 
50.
Мартинес
-
Дуарт
Дж
.
М
., 
Мартин
-
Палма
Р
.
Дж
., 
Агулло
-
Руеда
Ф
. 
Нанотехнологии
для
микро
- 
и
оптоэлектроники
. – 
М
.: 
Техно
-
сфера
, 2007. – 368 
с
. 

---

397 
51.
Верник
С
.
М
., 
Гитин
В
.
Я
., 
Иванов
В
.
С
. 
Оптические
кабели
связи
: 
учеб
. 
пособие
для
техникумов
. – 
М
.: 
Радио
и
связь
, 
1988. – 144 
с
. 
52.
Основы
прикладной
нанотехноиюгии
/ 
А
.
А
. 
Абрамян
[
и
др
.]. – 
М
.: 
МАГИСТР
-
ПРЕСС
, 2007. – 208 
с
. 
53.
Пул
Ч
.-
мл
., 
Оуэне
Ф
. 
Нанотехнологии
. – 
изд
. 4-
е
, 
испр
. 
и
доп
. – 
М
.: 
Техносфера
, 2009. – 336 
с
. 
54.
Пушкарева
А
.
Е
. 
Методы
математического
моделирования
в
оптике
биоткани
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2008. – 103 
с
. 
55.
Розанов
Н
.
Н
. 
Нелинейная
оптика
. 
Ч
. I. 
Уравнения
распро
-
странения
излучения
и
нелинейный
отклик
среды
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. – 
СПб
., 2008. – 95 
с
. 
56.
Розеншер
Э
., 
Винтер
Б
. 
Оптоэлектроника
. – 
М
.: 
Техносфера
, 
2004. – 592 
с
. 
57.
Серегин
В
.
В
. 
Прикладная
теория
и
принципы
построения
гироскопических
систем
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. –
СПб
., 2007. – 78 
с
. 
58.
Сильман
Г
.
И
. 
Материаловедение
: 
учеб
. 
пособие
для
студ
. 
высш
. 
учеб
. 
заведений
. – 
М
.: 
Академия
, 2008. – 336 
с
. 
59.
Суздалев
И
.
П
. 
Нанотехнология
: 
Физико
-
химия
наноклас
-
теров
, 
наноструктур
и
наноматериалов
. – 
изд
. 2-
е
, 
испр
. – 
М
.: 
Либроком
, 2009. – 592 
с
. 
60.
Теренин
А
.
Н
. 
Фотоника
молекул
красителей
. – 
Л
.: 
Наука
, 
1967. – 616 
с
. 
61.
Федоров
А
.
В
. 
Физика
и
технология
гетероструктур
, 
оптика
квантовых
наноструктур
: 
учеб
. 
пособие
/ 
С
.-
Петерб
. 
ин
-
т
точной
механики
и
оптики
. –
СПб
., 2009. – 195 
с
. 
62.
Ахманов
С
.
А
., 
Никитин
С
.
Ю
. 
Физическая
оптика
: 
учебник
. – 
2-
е
изд
. – 
М
.: 
Изд
-
во
МГУ
; 
Наука
, 2004. – 656 
с
. 
63.
Цаплин
А
.
И
., 
Лихачев
М
.
Е
. 
Методы
измерений
в
волокон
-
ной
оптике
: 
учеб
. 
пособие
/ 
под
общ
. 
ред
. 
д
-
ра
техн
. 
наук
, 
проф
. 
А
.
И
. 
Цаплина
. – 
Пермь
: 
Изд
-
во
Перм
. 
нац
. 
исслед
. 
политехн
. 
ун
-
та
, 2011. – 277 
с
. 

---

398 
64.
Цаплин
А
.
И
. 
Теплофизика
в
металлургии
: 
учеб
. 
пособие
. – 
Пермь
: 
Изд
-
во
Перм
. 
гос
. 
техн
. 
ун
-
та
, 2008. – 230 
с
. 
65.
Эткинз
П
. 
Десять
великих
идей
науки
. 
Как
устроен
наш
мир
; 
пер
. 
с
англ
. 
В
. 
Герцика
. –
М
.: ACT: 
Астрель
, 2008. –
384 
с
.
66.
Янг
М
. 
Оптика
и
лазеры
, 
включая
волоконную
оптику
и
оптические
волноводы
: 
пер
с
англ
. – 
М
.: 
Мир
, 2005. – 541 
с
. 

---

Учебное
издание
Цаплин
Алексей
Иванович
ФОТОНИКА
 
И
 
ОПТОИНФОРМАТИКА
 
Введение
 
в
 
специальность
 
Учебное
пособие
 
Редактор
и
корректор
И
.
А
. 
Мангасарова
 
__________________________________________________________ 
Подписано
в
печать
03.10.2012. 
Формат
60×90/16.
Усл
. 
печ
. 
л
. 25. 
Тираж
100 
экз
. 
Заказ
№
37/2012. 
Издательство
Пермского
национального
исследовательского
политехнического
университета
. 
Адрес
: 614990, 
г
. 
Пермь
, 
Комсомольский
проспект
, 29, 
к
. 113. 
Тел
. [phone].