Eğitim Planı ve Ders İçerikleri

İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ

MÜHENDİSLİK VE FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

FOTONİK BİLİMİ VE MÜHENSİLİĞİ ANABİLİM DALI

Fotonik Bilimi ve Mühendisliği İnterdisipliner Yüksek Lisans Programı, ortak olarak yürütülen disiplinlerarası bir programdır. Eğitim planı Kimya, Elektrik ve Haberleşme Mühendisliği, ve Fizik Anabilim Dalları’nın açtığı lisansüstü dersler tarafından desteklenmektedir.

Zorunlu  dersler
PHOT 500      Yüksek Lisans Tezi (0-1)Kredisiz / 26 AKTS
PHOT 501      Seminer* (0-2)Kredisiz / 7 AKTS
PHOT 502      Fotoniğin Temelleri I (3-0)3 / 9 AKTS
PHOT 503      Fotoniğin Temelleri II (3-0)3 / 9 AKTS
PHOT 504      Kuantum Fotoniği I (3-0)3 / 9 AKTS
PHOT 510      Araştırma Yöntemlerinde Etik (0-2) Kredisiz / 7 AKTS
PHOT 8XX    Uzmanlık Alanı Çalışmaları (8-0) Kredisiz/ 4 AKTS

*Bütün Yüksek Lisans öğrencileri, Seminer dersini ilk 4 yarıyıl içerisinde almak zorundadır.

2 tanesi kısıtlı seçmeli ders olmak üzere 4 adet seçmeli ders alınmalıdır.

Kısıtlı Seçmeli Dersler
PHOT 505      Uygulamalı Fotonik (0-6)3 / 7 AKTS
PHOT 506      Fotonik Malzemeler ve Aygıtlar (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 507      Hesaplamalı Fotonik (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 508      Fotonik için Matematiksel Yöntemler** (3-0)3 / 7 AKTS

**Bu ders danışmanının isteği üzerine zorunlu olarak alınır.

Seçmeli Dersler
Alan 1: Moleküler fotonik ve fotonik aygıtlar :
PHOT 511 Fotofizik (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 512 Moleküler Fotonik (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 513 Moleküler Elektronik ve Aygıtlar (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 514 Fotovoltaik (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 515 İnce-film Transistörleri (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 516 Işıma Detektörleri (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 517 Organik Işık Yayan Aygıtlar (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 518 Düşük Boyutlu Malzemeler (3-0)3 / 7 AKTS
Alan 2: Kuantum fotoniği ve optik spektroskopi:
PHOT 521 Kuantum Fotoniği II (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 522 Optik Spektroskopi (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 523 Doğrusal Olmayan Optik (3-0)3 / 7 AKTS
Alan 3: Biyofotonik ve medikal fotonik:
PHOT 531 Biyofotonik (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 532 Medikal Fotonik (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 533 Biyomedikal Görüntüleme ve Görüntü İşleme (3-0)3 / 7 AKTS
Alan 4: Lazer mühendisliği ve fotonik tümleşik devreler:
PHOT 541 Lazerler (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 542 Lazer Mühendisliği (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 543 Optik Enstrümantasyon (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 544 Tümleşik Fotonik Devreler (3-0)3 / 7 AKTS
PHOT 545 Aydınlatmanın Temelleri (3-0)3 / 7 AKTS

Toplam kredi (en az)                                      : 21 / 120 AKTS kredisi

Kredili alınacak derslerin sayısı (en az)         : 7

————————————————————————————————————————————————–

Ders İçerikleri

PHOT 500 Yüksek Lisans Tezi (0-1)Kredisiz/ 26 AKTS

Bir araştırma konusu deneysel ve/veya teorik olarak saptanıp yürütülür. Belirlenen konuda danışman(lar)ın gözetiminde öğrenci tez yazar. Yüksek lisans tez yazım kuralları İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü tarafından belirlenmektedir.

PHOT 501 Seminer (0-2)Kredisiz/ 7 AKTS

Öğrenciler seçilmiş güncel makaleleri makale klübü formatında sunarlar. Makalenin amacı, sonuçları ve önemi anlatılırken kullanılan metotlar ve sonuçlar hakkında da tartışma yürütülmelidir. Tez önerisi de seminer olarak sunulmalıdır.

PHOT 502 Fotoniğin Temelleri I (3-0)3/ 9 AKTS

Işığın hüzme (geometrik optik), dalga (fiziksel optik) ve fotonlar olarak temel tanımları. Elektromanyetik  teori. Düz ve kıvrımlı yüzeylerden hüzme ve dalga olarak yansıma ve kırınma.İstatistiksel optik ve foton optiği. 

PHOT 503 Fotoniğin Temelleri II (3-0)3/ 9 AKTS

Dielektrik ortamlarda ve optik dalga kılavuzlarında dalga yayılımı, polarizasyon analizi, yarı-iletken cihazlarla ışığın üretilmesi ve algılanması, elektro-optik ve akustik-optik etkilerle ışığın modulasyonu.

PHOT 504 Kuantum Fotoniği I (3-0)3/ 9 AKTS

Dalga olarak parçacıklar, Schrödinger denklemi. Beklenen değerler, operatörler, öz değerler ve durağan durumlar. Dirac formalizmi, komutasyonlar, bölünemez dönüşümler  ve matris gösterimi. Simetri ve korunum kanunları. Serbest parçacıklar, potansiyel kuyusu ve harmonik salıngaç. Işığın ve maddenin kuantum teorisi ve etkileşimi.

PHOT 505 Uygulamalı Fotonik (0-6)3/ 7 AKTS

Fotodedektörler, LEDler ve optic devreler gibi fotonik aygıtların tasarımı ve hazırlığı; optic süreçlerin ölçümü; hesapsal yaklaşımlar ile süreç hazırlık ve sonuçlarının öngörülmesi.

PHOT 506 Fotonik Malzemeler ve Aygıtlar (3-0)3/ 7 AKTS

Yığın kristaller, tek kristaller, epitaksiyel kristaller, dar ve geniş bant boşluklu yarıiletkenler, yapısal karakterizasyon, elektriksel kararkterizasyon, III-V üçlü ve dörtlü bileşikler, III-nitrür yapılarında elektron transferi, II-V yarıiletkenleri, II-VI dar bant boşluklu yarıiletkenler, lüminesant malzemeler, kuantum kuyuları, band boşluğu düzenleme/mühendisliği, yeni malzemeler ve seçilen uygulamaları, kimyasal sensörlerde organik malzemeler, paketleme malzemeleri, fotoiletkenlik, yarıiletkenlerin ve arayüzlerin elektronik özellikleri, düzenli ve düzensiz yapılarda yük hareketi, grafen tabanlı fotonik, güneş enerji için malzeme arayışları, fotoelektrokimya ve hibrit güneş enerjisi dönüşüm sistemleri, aydınlatma.

PHOT 507 Hesaplamalı Fotonik (3-0)3/ 7 AKTS

Maxwell denklemleri, dalga kılavuzları ve normal modlar. Sonlu-fark zaman alanı metodu, sonlu-fark frekans alanı metodu, sonlu eleman metodu, Fourier metodu, hesaplamalı fotonikte güncel problemler.

PHOT 508 Fotonik için Matematiksel Yöntemler (3-0)3/ 7 AKTS

Kompleks analiz, Fourier transformasyonu, lineer cebir, vektörel cebir, sıradan ve parçalı diferansiyel denklemler (Dalga denklemi vb.), özel fonksiyonlar (Bessel fonksiyonları vb.), sıradan ve parçalı diferansiyel denklemlerin çözümü için nümerik yöntemler, özdeğer sistemleri.

PHOT 510 Araştırma Yöntemlerinde Etik (0-2) Kredisiz/ 7 AKTS

Bilim ve etik kavramları tartışılacak, öğrenciler etik açısından sorunlu makaleleri kullanarak problemleri ortaya çıkarmaları sağlanacaktır.

PHOT 511 Fotofizik (3-0)3/ 7 AKTS

Öğrencilerin, madde ışınımı etkileşiminin temelinde yer alan elektromagnetik spektrum, güneş ışınımı spektrumu (AM 1.5), moleküler yapılarda soğurma ve ışıma kuramlarını kavramsını, maddenin uyarılmış hal ve temel hal davranış farklarını belirlemesini, fotofiziksel süreçler (dipol-dipol etkileşimi, elektron değişimi, sönümleme, vb) hakkında yorum yapabilmesini, fotokimyasal süreçlerin dayandığı elektron aktarım süreçlerini açıklayabilmesini, maddenin fotofiziksel ve fotokimyasal davranış farklarını ve bunların genel uygulama alanına etkilerini yorumlayabilmesini sağlamak.

PHOT 512 Moleküler Fotonik (3-0)3/ 7 AKTS

Işık-madde etkileşimi, fotoniğin temelleri, temel enstrümantasyon, floresans spektroskopisi, sönüm, anizotropi, floresans rezonans enerji transferi, floresans algılama, ışınımsal bozunma mühendisliği, floresans mikroskopi ve nanoskopi.

PHOT 513 Moleküler Elektronik ve Aygıtlar (3-0)3/ 7 AKTS

Yarıiletken ve moleküler yarıiletken tanımlamaları ve temelleri. Enerji teknolojileri (kaynağından kullanıma) ve yarıiletkenler. Yarıiletken kaplamalar. Opto-elektronik uygulamalar. Bio-tıp uygulamaları. Metalaoksit temelelli fotokatalitik bozunmalar. Fotodedektörler. Güneş pilleri. Işık yayan diyotlar- LED ile moleküler ve polimerik türleri Lazerler. Tranzistörler.

PHOT 514 Fotovoltaik (3-0)3/ 7 AKTS

Yarıiletkenler hakkında genel bilgi ve yarıiletkenelerin band yapılarının katkılama ile kontrolü. Fotovoltaik etki ve güneş hücrelerinin temelleri. Güneş hücresi çeşitleri ve güneş hücrrsi teknolojisinde mevcut durum. Geleneksel güneş hücreleri hakkında genel bilgi: c-Si ve geleneksel ince film güneş hücreleri. Geleneksel güneş hücrelerinde sınırlamalar. Neden yeni nesi güneş hücrlerine ihtiyaç var? Çok katmanlı (tandem) güneş hücrelerinin fiziksel yapıları, çalışma prensipleri ve elektronik özellikleri. Çoklu eksiton oluşumu (MEG) hakkında teorisi. Quantum nokta (parçacık) ve ara band güneş hücrelerinin fiziksel yapıları, çalışma prensipleri ve elektronik özellikleri. Eksitonik güneşhücresi nedir?  Organik yarıiletkenli güneş hücrelerinin Kimyasal ve fiziksel yapıları, çalışma prensipleri ve elektronik özellikleri.  Perovskit ve boya duyarlaştırıcılı güneş hücrelerinin fiziksel yapıları, çalışma prensipleri ve elektronik özellikleri.  Perovskit ve boya duyarlaştırıcılı güneş hücrelerinin verimlerinin geliştirilmesinde etkili parametrelerin belirlenmesi.

PHOT 515 İnce-film Transistörler (3-0)3/ 7 AKTS

İnce film transistörleri dersi bir dönemlik bir ders olarak tasarlanmış olup, yüksek lisans ve doktora öğrencilerine yöneliktir. Ders içeriği, TFT aygıt fiziği, modelleme, devre tasarımı, üretim işlemleri, karakterizasyon ve ilgili ekran teknolojilerine dayalı malzeme bilgilerini kapsamaktadır. Ders içerisinde bir adet dönem projesi yapılması planlanmış, böylece öğrencilerin kavramsal bilgileri uygulama becerilerinin artırılması hedeflenmiştir.

PHOT 516 Işıma Detektörleri (3-0)3 / 7 AKTS

Tek foton algılama temeline dayalı modern bilimsel araştırmalar, sinkrotron araştırmalarında kullanılan düşük enerjili x-ışını detektörleri, nükleer güvenlikte kullanılan gama ışını detektörleri, görüntüleme ve malzeme araştırmalarında kullanılan terrahertz detektörleri, bolometrik araştırmalarda kullanılan yüksek hassasiyetli kızılötesi detektörler ve bariyerlerin arkasını görüntülemede kullanılan milimetre dalga detektörleri gibi konuların işleneceği bu yüksek lisans dersinde, süperiletken tünel eklemi detektörleri, kenar geçişli detektörler, CCD, CMOS ve Si-strip detektörleri ve hibrid sistemler ele anınmaktadır.

PHOT 517 Organik Işık Yayan Aygıtlar (3-0)3 / 7 AKTS

Öğrencilerin, enerji verimli aydınlatma ve görsel teknolojilerde ışık yayan diyot ve özellikle organik muadillerini tanımasını, organik moleküllerin kimyasal ve fiziksel özellikleri, enerji seviyeleri, eksiton türü ve difüzyonları üzerine etkisini kavraması, ince film ve patern oluşturma tekniğine karar vermesini, cihaz çalışması sırasında elektriksel parametrelerin bulunabilmesi için gerekli deneysel ve hesaplama tekniklerini gerçekleştirebilmesini ve cihaz tasarımını yapabilmesini sağlamaktır.

PHOT 518 Düşük-boyutlu Malzemeler (3-0)3/ 7 AKTS

Boyut nedir, kuantum sınırlandırma nedir, düşük boyutlu malzeme, düşük boyutlu malzemelerin sentezi, formasyonu, yapısal, elektronik, manyetik, titreşimsel, optik, ve kuantum taşınım özellikleri.

PHOT 521 Kuantum Fotoniği II (3-0)3/ 7 AKTS

Işığın kuantizasyonu, ışığın kuantum durumları, optik eşuyumluluk teorisi, atom-foton etkileşimi (kuantum, yarı-klasik teori), açık kuantum sistemler. Kuantum gazları.

PHOT 522 Optik Spektroskopi (3-0)3/ 7 AKTS

Işık-madde etkileşiminin temelleri. Değişik optik spektroskopi teknikleri için gerekli komponentler. Spektroskopi sistemleri. Soğurma ve ışıma spektroskopisi. IR ve Raman spektroskopisi. Zaman-çözünümlü ışıma spektroskopisi. Doğrusal-olmayan spektroskopi. Laboratuvar çalışması.

PHOT 523 Doğrusal Olmayan Optik (3-0)3/ 7 AKTS

Doğrusal olmayan optik işlemlerin temel formalizmi ve klasifikasyonu; faz uyumlu işlemler, yavaş doğrusal olmayan optik, doğrusal olmayan duygunlukların mikroskopik (kuantum) kaynakları. Doğrusal olmayan duygunluklar, doğrusal olmayan ortamda dalga yayılımı ve kuplajı; harmonik, frekans ve frekans farkı oluşumu; parametrik amplifikasyon ve salınım; dört-dalga karışımı, faz modulasyonu.

PHOT 531 Biyofotonik (3-0)3/ 7 AKTS

Optik bilgilerinin özetlenmesi, ışık-doku etkileşmesi, mikroskopi donanım bilgileri, optik biyosensörler, floresans spektroskopi, FRAP, FRET, optogenetik, nörofotonik, fotodinamik terapi, optik mikroskop metotları, eşodaklı mikroskopi, doğrusal olmayan mikroskopi, optik bağdaşımlı tomografi.

PHOT 532 Medikal Fotonik (3-0)3/ 7 AKTS

Optik temellerin özeti, foton-doku etkileşmeleri, tıbbi tanı ve tedavi izleme yöntemleri, teranostik temelleri ve uygulamaları, fotodinamik tedavi, moleküler görüntüleme, MRI, SPECT, PET, endoskopi.

PHOT 533 Biyomedikal Görüntüleme ve Görüntü İşleme (3-0)3/ 7 AKTS

Biyomedikal görüntüleme teknolojileri. Görüntü oluşturma ve gürültü azaltma teknikleri. Bölütleme ve matematiksel morfoloji. Histopatolojide biyogörüntüleme. Dijitalleştirilmiş histoloji slaytları: doku örneklerinin kesitlenmesi, immünohistokimyasal boyama, görüntü toplama. Histoloji görüntü verilerinin ön işlemesi. Doku bölütleme. Bölge bölütleme. Hücre çekirdeklerinin bölütlenmesi ve biçimsel betimlenmesi. Örüntü tanıma ile anomali saptama.

PHOT 541 Lazerler (3-0)3/ 7 AKTS

Rezonant optik kaviteler, atomik ışıma, Lazer salınımı ve yükseltimi, lazerlerin özellikleri, lazer uyarılması. 

PHOT 542 Lazer Mühendisliği (3-0)3/ 7 AKTS

Yarıiletken lazerlerin, katıhal lazerlerinin ve fiber lazerlerinin temelleri ve tasarımı.

PHOT 543 Optik Enstrümantasyon (3-0)3/ 7 AKTS

Işık kaynakları ve detektörleri, gürültü, optik komponentler, ışığın polarizasyonu ve polarizörler, elektro-optik sistemlerin tasarımı ve imalatı, optik tasarım yazılımlarının kullanımı. 

PHOT 544 Tümleşik Fotonik Devreler (3-0)3/ 7 AKTS

Yonga üstü dalga kılavuzları, lazerler ve modülatörler. Yonga üstü fotonik komponentlerin tasarım ve analizi. Silikon fotonik ve III-V fotonik devrelerle ilgili güncel literatür.

PHOT 545 Aydınlatmanın Temelleri (3-0)3/ 7 AKTS

Temelleri, genel ve özel uygulamları kapsar; aydınlatma teknolojisinde insana öncelik tanır; görsel performans, görsel rahat ve görsel algı üzerinde aydınlatmanın rolünü son yapılan çalışmalar üzerinden sunar;ofis, sanayi ve yol aydınlatmasının insan üzerine etkilerinde genel durumu tanımlar; insan güvenliği, suç, yaşlılar ve sağlık üzerine aydınlatmanın etkilerini sunar; aydınlatma teknolojilerinde yeni akımları tanıtır.

PHOT 8XX Uzmanlık Alanı Çalışmaları (8-0)Kredisiz/ 4 AKTS

Aynı öğretim üyesinin danışmanlığındaki lisansüstü öğrenciler ileri konuları danışmanlarının gözetiminde çalışırlar.

DİĞER DİSİPLİNLERDEN SEÇMELİ DERSLER

Fizik 

PHYS 505 Elektromanyetik Teori I (3-0)3 AKTS 8

Elektrostatik. Sınır değer problemleri. Multipoller. Makroskopik ortamın elektrostatiği. Magnetostatik. Zamanla değişen alanlar. Maxwell denklemleri. Düzlem elektromanyetik dalgalar ve dalga yayılımı. 

PHYS 506 Elektromanyetik Teori II (3-0)3 AKTS 8

Dalga klavuzları. Maxwell eşitliklerinin kovarinat formülasyonu. Elektromanyetik teorinin özel görecelik formülasyonu. Işıma teorisi. 

PHYS 511 Yoğun Madde Fiziği  I (3-0)3 AKTS 7

Elektronların ve fononların katılardaki kuantum mekaniğinin prensipleri ve uygulamaları. Yapı, simetri ve bağ kurma. Elektron durumları ve metal ve alışımlarda uyarılmalar. Transport özellikleri. Yüzeyler.

PHYS 512 Yoğun Madde Fiziği II (3-0)3 AKTS 7

Katılarda, elektron ve phononların kuantum teorisinin uygulamaları. Katılarda fonon durumları. Transport özellikleri. Yarı iletkenlerde ve yalıtkanlarda elektron durumları ve uyarılmalar. Defektler ve impüriteler. Amorf malzemeler. Manyetizma. Üstün iletkenlik.

PHYS 513 Yarı İletkenler Fiziği (3-0)3 AKTS 7

Elektronik yapı. Periyodik yapılardaki elektronlar. Yarıiletkenlerin band yapıları. Farazi-potansiyel metodu. Yarıiletkenlerde katkılama. Kristal ve amorf yarıiletkenlerin optik ve transport özellikleri. Eklem teorisi. Boltzmann transport denklemi. Fononların yarı iletkenlerle etkileşmesi. Exzitonlar. Manyetik alanlarda yarı iletkenler. Hall etkisi. Kuantum cihazlar.

PHYS 514 Yarıiletken Aygıt Fiziği (3-0)3 AKTS 7

Enerji  bandları. Taşıyıcı transport olayı. Bipolar aygılar: p-n eklemleri, bipolar transistörler. Unipolar aygıtlar: MS Kontakları, JFET vd MESFET, MIS diyod, MOSFET. Microwave aygıtlar. Fotonic aygıtlar: light-emiting diyodlar, yarıiletken lazerler, fotodedektrörler. 

PHYS 518 İnce Film Teknolojisi (3-0)3 AKTS 7

Vakum teknikleri. Mikroelektronik fabrikasyonuna genel bakış. Fotolitografi. Aşındırma teknikleri. Fotomaske fabrikasyonu. Difüzyon. İyon-implantasyonu. Film büyütme. Buharlaştırma ile büyütme. “sputtering”. Kbuhar depozisyonu. Kristal büyütme. Epitaksi. İç bağlantılar ve kontaklar. MOS işlem integrasyonu.

PHYS 519 Yüzey Analiz Teknikleri (3-0)3 AKTS 7

Katı malzemelerin yüzey karaterizasyonu için enstrümantal teknikler. Aşağıda sayılan analiz metodları tartışılmaktadır.X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), Auger elektron spektroskopisi (AES), ikincil iyon kütle spektroskopisi (SIMS), Rutherford geri saçılımı (RBS), Scanning ve transmisyon elektron mikroskopu (SEM, TEM), enerji ve dalga boyu dispersif  X-ışını analizi, bu metodların prensipleri, nicelleme, enstrümantasyon ve örnek hazırlama.

PHYS 520 Nanoteknoloji Uygulamaları (3-0)3 AKTS 7

Nano-alanlarda temel fiziksel, kimyasal ve biyolojik prensipler, nano-boyutta üretim. Nanolitografi, baştan-aşağı ve alttan-yukarı nano üretim teknikleri. Nanoparçacıklar. PDMS, nano teller, nano tüpler, nano kompozitler, nano karakterizasyon teknikleri. EM, SEM, SPM, nano ilaç uygulamaları, nanosensörler.

PHYS 521 Düşük Sıcaklıklar Fiziği (3-0)3 AKTS 7

Düşük sıcaklıklarda katı malzemeler, kroyosıvıların özellikleri. Düşük sıcaklıklarda sıcaklık okuma,  ısıl kontak ve yalıtım, 1 K kadar sıcaklık elde etme.  Dilution soğutucuları. Adiabatik nükleer demagyetizasyon.  Üstüniletken mıknatıslar. Kuantum sıvıları, Üstüniletkenlik. Bose-Einstein yoğunlaşması.

PHYS 522 İleri Deneysel Yöntemler (3-0)3 AKTS 7

Katı malzemelerin yüzey ve yığın karakterizasyon teknikleri, alttaki analiz yöntemleri tartışılacaktır: X-ray fotoelektron spektroskopisi (XPS), taramalı ve geçirmeli  elektron mikroskopisi (SEM, TEM), enerji ve  dalgaboyu çözünümlü X-ray analizi. Fotolitografi, SPM taramalı uç  probe mikroskopisi, ölçüm ve örnek hazırlama.

PHYS 531 Fotonik Yapılar (3-0)3 AKTS 7

Maxwell denklemleri, temel kristalografi, ve Fourier serilerinin özeti. 1 boyutlu peryodik sistemler. 2 ve 3 boyutlu fotonik kristaller. Fotonik bant yapılarının hesaplanması. Düzlem dalga,  güçlendirilmiş düzlem dalga ve KKR metotları. Fotonik kristallerde noktasal ve çizgisel bozukluklar. Fotonik kristal optik fiberler. Ferm altın kuralı. Fotonik kristaller içinde ışınım yayılması, ve kendiliğinden ışınımın bastırılması. Fotonik kristallerin çeşitli uygulamaları.

PHYS 532 Uygulamalı Kuantum Optiği (3-0)3 AKTS 8

Kuantum mekaniğinin gözden geçirilmesi, kuantum optiğine giriş, foton istatistiği, ışık-madde etkileşimi, kavite elektrodinamiği, tek-foton üretimi için doğrusal olmayan işlemler, kuantum ışık yayıcılar, önemli kuantum optiği deneyleri.

Kimya

CHEM 562 Supramoleküler Kimya (3-0) 3 / 7 AKTS

Bu ders organik bileşiklerin makromoleküler yapıda tasarlanmasını, sentezlenmesini ve moleküler elektronik alanında kullanılmasını içermektedir.

CHEM 573 Biyofiziksel Kimya (3-0) 3 / 7 AKTS

Bu ders kapsamında termodinamik, kinetik, kuantum teori, ve moleküler spektroskopinin temel bilgileri biyolojik uygulamalarıyla işlenecektir.  Bu ders tek-molekül kimyası moleküler biyofizik, ve nanobiyoteknoloji alanında çalışmalar yapmak isteyen öğrencilere temel bilgileri sağlayacaktır.

CHEM 581 Moleküler Spektroskopi (3-0) 3 / 7 AKTS

Elektronik, titreşimsel, rotasyonel ve magnetik spektrokopiye kuantum mekaniğin ve grup teorisinin uygulaması.

CHEM 582 Nanobiyoteknoloji (3-0) 3 / 7 AKTS

Biyotıp teknolojilerinde kullanılan nanoparçacıklar hakkında temel bilgileri ve mevcut araştırmalardaki son durumu içermektedir.

CHEM 583 Nanofotonik (3-0) 3 / 7 AKTS

Bu ders nanofotoniğin temelleri, kuramı, uygulamaları ile nanometre ölçekli fotonik malzemelerin üretimi ve karakterizasyonunu içermektedir.

CHEM 584 Nanobilim ve Nanoteknoloji (3-0) 3 / 7 AKTS

Nanobilim ve nanoteknoloji ile ilgili temel bilgileri vererek, nanoölçekli malzemeler ve uygulamalarını kapsamaktadır.

CHEM 587 Tek Molekül Kimyası ve Biyofiziği (3-0) 3 / 7 AKTS

Bu ders tek-molekül duyarlılığına olan gereksinimi ve tek-molekül tekniklerinin örneklerle irdelenmesini içermektedir.

Matematik

MATH 516 Kompleks Analiz (3-0)3 / 8 AKTS

Analitik fonksiyonlar. Cauchy-Riemann denklemleri. Harmonik fonksiyonlar. Üstel fonksiyon, trigonometrik fonksiyonlar ve hiperbolik fonksiyonlar. Logaritmik fonksiyon ve dalları. Kontur integralleri ve Cauchy teoremi. Cauchy integral teoremi. Liouville teoremi ve cebirin temel teoremi. Fonksiyonların maksimum modulusu. Sıkıştırılamayan ve irrotasyonel akış. Kompleks potansiyel. Laurent serileri ve tekil  noktalarının sınıflandırılması. Riemann yüzeyleri, cebirsel fonksiyonlar. Konform dönüşümler. İntegral ve meromorfik fonksiyonlar. Gamma fonksiyonu. Eliptik fonksiyonlar ve eliptik integral.  Hipergeometrik ve bağlaşık fonksiyonlar.

MATH 531 Adi Diferansiyel Denklemlerin Sayısal Çözümleri  (3-0)3 / 8 AKTS

Runge-Kutte, extrapolasyon, çok basamaklı metodlar, hedef metodu, sonlu fark metodu, colacation metodu, tutarlılık, kararlılık ve yakınsama. Fourier dönüşüm teknikleri, geometrik integraller.

MATH 533 Sıradan Diferansiyel Denklemler (3-0)3 / 8 AKTS

Varlık ve teklik teoremi. Osilasyon kuramı. Sınır değer problemleri. Asimtotik serilerin çözümü. Doğrusal olmayan diferansiyel denklemler. Stabilite kuramı. Hipergeometrik fonksiyonlar. Mathieu fonksiyonları. Hill denklemi. 

MATH 534 Kısmi Diferansiyel Denklemler (3-0)3 / 8 AKTS

Kısmi diferansiyel denklemlere genel bir bakış ve onların sınıflandırılmaları. Birinci derece denklemler. İkinci derece denklemlerin sınıflandırılması. Başlangıç ve Sınır değer problemlerinin çözümleri için bazı metotlar . Değişkenlerine ayırma. Konform dönüşümler. Green fonksiyonları

MATH 569 Temel Kuantum Hesaplama ve Kuantum Enformasyon (3-0)3 / 7 AKTS

Klasik hesaplama ve kuantum mekaniği alanlarında yeterli bilgi birikimi sağlandıktan sonra temel presipler geliştirilerek  kuantum hesaplama ve kuantum enformasyonun ana sonuçları incelenecektir.

Klasik Hesaplamaya Giris:  Turing Makinesi. Hesaplamanın devre modeli. Hesaplama karmaşıklığı. Enerji ve enformasyon. Tersinir hesaplama.

Kuantum Mekaniğine Giriş: Stern-Gerlach deneyi. Young’s çift yarık deneyi.  Lineer vektör uzayları. Quantum mekaniğinin postulatları. The EPR paradoksu and Bell eşitsizlikleri.

Kuantum Hesaplama: 1. Kubit. Bloch küresi. Kubitin durumunun ölçülmesi.  2. Kuantum hesaplamanın devre modeli. 3. Tek kubit kapıları. Bloch küresinin rotasyonu. 4. Kontrollü kapılar ve dolaşıklığın genellenmesi. Bell temeli. 5. Evrensel kauntum kapıları. 6. Birimsel hatalar. 7. Fonksiyon elde edilmesi. 8. Kuantum ekleyici. 9. Deutsch  algoritması .10. Kuantum arama. 11. Kuantum Fourier dönüşümü. 12. Kuantum faz tahmini 13. Periyot bulma ve Shor algoritması 14. Dinamik sistemlerin kuantum hesaplaması.  15. Schrodinger denkleminin kuantum simülasyonu.

Kuantum İletişim: Kopyalamama teoremi. Bilginin ışıktan daha hızlı iletimi. Işık ötesi hız bilgilerin iletimi, Kuantum teleportasyon.

Elektrik ve Elektronik Mühendisliği

EE 510 Fotonik (3-0)3 / 9 AKTS

Hızla gelişmekte olan fotonik teknolojileri haberleşmeden, tıp alanına, temel ve çevre bilimlerinden bir çok başka alana uygulama imkanı bulmaktadır. Ders foton kuramıyla başlamakta ve madde foton etkileşimini incelerken polarizasyon ve istatistiksel özellikler vurgulanmaktadır. Bu etkileşime dayalı kendiliğinden ve zorlanmış foton yayımı ve soğurulması incelenmektedir. Böylece lazer sistemlerin geliştirilmesi çınlayıcı(resonator) optik uygulaması olarak anlatılacaktır.

EE 511 Fiber Optik Haberleşmeye Giriş (3-0)3 / 9 AKTS

Fiber içinde optik iletim: Kayıp ve zayıflama, saçılma, dağılma, polarizasyon ve optik iletimdeki doğrusal olmayan fenomenler. Optik kaynaklar ve dedektörler. Kaynak ve dedektörlerin fiber optik’e bağlanması: optik bağlantılar ve eklemler. Bağlaşık olmayan alıcılar ve performansları, bağlaşık olmayan fiber optik haberleşme sistemleri.

EE 512 İleri Fiber Optik Kavramlar (3-0)3 / 9 AKTS

Heterodyne ve homodyne demodülasyonlu bağlaşık fiber optik haberleşme sistemleri. Fiber optik yükselticiler, frekans bölmeli çoklama ve zaman bölmeli çoklama. Dalgaboyu bölmeli çoklamalı sistemler. Darbe iletimi ve sıkıştırılması. Soliton.

EE 513 Fiber Optik Sensörler (3-0)3 / 9 AKTS

Fiber optik sensör elemanları: Kaynak, ışık dedektörü, bağlayıcılar, aktarıcılar ve bölücüler: Işık dalgasının fiber optik sensör içinde yayılması. Girişim prensibi ile çalışan fiber optik sensörler. Faz modüleli fiber optik sensörler. Fiber optik sensör dizileri ve dağıtılmış algılama. Fiber optik telemetri sistemler.

EE 515 Opto-Elektronik (3-0)3 / 9 AKTS

Opto-elektronik ile ilgili elektromanyetik kuramların tekrarı. Işınların yayılımı, küresel dalgalar ve Gaussian ışın demeti. Optik rezonatörler. optik yayınımın algılanması ve modüle edilmesi. Optik ışınım algılama ve üretimde gürültü. Işık ve sesin etkileşimi. Fiber optik uygulamaları.

EE 516 Fourier Optik (3-0)3 / 9 AKTS

Fourier kuramının optik görüntü ve data işlemeye uygulamaları, analizi ve sentezi; Işığın yayılması ve difraksiyon kuramı. Fresnel ve Fraunhofer yaklaşımları. Merceklerin Fourier dönüm özellikleri. Bağlaşık ve bağlaşık olmayan ışık ile görüntü formasyonu. Görüntüleme sistemlerinin transfer fonksiyonları. Holografi.

EE 521 İleri Elektromanyetik Kuramı I (3-0)3 / 9 AKTS

Temel kuramlar ve teoriler. Düzlemsel, küresel ve silindirik dalgalar. Düzlemsel dalgaların değişik ortamlardaki davranış. Vektörel ve skaler potansiyeller. Transmisyon hatları, dalga kılavuzları ve rezonans kaviteler. Yayıcı sistemler. Elektromanyetik saılım için integral denklemleri. Periyodik yapılar. Perturbasyon ve değişim teknikleri

EE 523 Anten Kuramı (3-0)3 / 9 AKTS

Elektromanyetiğin temel yayınım ve anten kuramları. İndüksiyon akımı ve aparat integrasyon formülasyonu. Düzlemsel dalga spektrumu gösterimi. Mikroşerit, tel, yarık aparat ve yansıtıcılı antenler. Değişik antenlerin farklı frekans bantlarında uygulamaları. Dizgi antenlerin analizi ve sentezi. Özel anten sistemleri ve polarizatörler.

EE 527 Mikrodalga Ölçüm Teknikleri (3-0)3 / 9 AKTS

Sinyal üreteci: Çeşitleri, devre elemanları, çıkış spektrumu. Güç ölçümleri: Dedektör, modulasyon ve darbeli işaretlerin ölçümü, hata kaynakları. Frekans ölçümleri: Mekanik frekans ve dalga boyu ölçüm cihazları, elektronik frekans sayıcılar. Spektrum analizörü: Band genişliği, çözünürlük, spektrumanalizörünün yapısı, ölçüm dinamiği. Faz görültüsünün ölçümü: Tanımı, sayısal olarak tanımı, spektral güç yoğunluğu, direk yöntem, faz deteksiyonu yöntemi, frekans demodülasyonu yöntemi, darbeli işaretlerin faz görültüsü. Network analizörü: Temel devreler ve parcalar, hata düzeltme, kalibrasyon, skalar ve vektör analizör. Anten ölçüm: Anten karakteristiği, ölçüm bölgesi, uzakalan şartı, yankısız oda, empedans, kazanç, ışıma diyagramı; Ölçüm sisteminin otomatik hale getirilmesi: IEEE 488, yan birimlerle iletişim, arayüz bağlantıları, komutları ve programlama dilleri.

EE 533 Sayısal İşaret İşleme (3-0)3 / 9 AKTS

Sürekli-zaman işaretlerinde örnekleme ve nicemleme. Çok oranlı sayısal işaret işleme. Doğrusal zamanla değişmeyen sistemlerde dönüşüm analizi: Rasyonel sistem fonksiyonlarının frekans tepkisi, kararlılık ve nedensellik. Sayısal süzgeç tasarım teknikleri: FIR ve IIR süzgeçler. Sonlu yazmaç uzunluğu etkileri. Pencerelemenin özellikleri ve kısa-süreli Fourier dönüşüm analizi. Zaman-frekans temsillerine giriş. DFT, FFT teknikleri ve hesaplamalar. Uygulamalı DSP projesi.

EE 545 Görüntü İşleme (3-0)3 / 9 AKTS

Görünt oluşturma. İkili imge işleme. Matematiksel morfoloji. Alan bölütleme. Kenar algılama. Doku analizi. Şekil tanıma. Renk uzayları. Optik. İmge iyileştirme. İmge süzme ve onarma. İmge verisi sıkıştırma.

EE 548 Tıbbi Görüntüleme Sistemleri ve Uygulamalar (3-0)3 / 9 AKTS

Tıbbi görüntüleme teknolojisi, sistemleri ve şekilleri. İzdüşüm radyografi: X ışınlı sistemler, sayısal radyografi. Bilgisayarlı tomografi (BT): İlkeler, yeniden inşa metodları, donanım. Manyetik rezonans görüntüleme (MRI): Matematiksel temeller, dönme fiziği, NMR spektroskopi, fourier dönüşümü, görüntüleme ilkeleri. Ultrason (US): Matematiksel ilkeler, yankı denklemi, dürtü yanıtı, kırılım, yanal ve derinlik çözünürlüğü, faz dizilimli sistemler, gürültü filtreleme. Nükleer tıp: Pozitron yayılma tomografisi (PET), tek foton yayılma bilgisayarlı tomografisi (SPECT), görüntüleme metodları, çözünürlük, üç boyutlu görüntüleme. Tıbbi görüntü depolama, arşivleme ve haberleşme sistemleri ve formatları: PACS, DICOM, TIFF. Tıbbi görüntülerde görüntü işleme uygulamaları: iyileştirme, bölütleme, çakıştırma, sıkıştırma, vb.

EE 549 Biyomedikal Görüntü Analizi (3-0)3 / 9 AKTS

Histopatolojide biyogörüntüleme. Dijital histoloji slaytları: doku örneklerinin hazırlanması, boyanması, ve görüntülenmesi. Histoloji görüntülerinin ön hazırlığı. Doku bölüklemesi. Alan bölüklemesi. Hücre çekirdeklerinin bölüklemesi ve şekil analizi. Anormal yapıların işaretlenmesi. Üç boyutlu radyolojik görüntülerin analizi. Dosya çevrimi ve ön işlemler. Görüntü eşleme. Çok boyutlu dönüşümlerle görüntü eşleme ve işlemsel anatomi. Karşılaştırmalı grup araştırmaları: istatistiksel parametre haritaları, çok boyutlu tanıma. Dört boyutlu görüntülerde işlemsel anatomi.

EE 562 Haberleşme Devreleri (3-0)3 / 9 AKTS

Yüksek frekanslı kük ve büyük sinyaller için yükselteç tasarımı. Yüksek frekanslı osilatörler. Radyo Frekansı (RF) yükselteçlerinde gürültü, RF yükselteçleri. Faz kilitlemeli döngüler. Modülatörler ve demodülatörler.

Malzeme Bilimi ve Mühendisliği

MSE 509 Malzemelerin Atomik Benzetişimi – I (3-0)3 / 7 AKTS

Bu derste öğrenciler malzeme modellemesi ve simülasyonunun temel kavramları ile tanıştırılacak; malzemelerin kuantum mekaniksel olarak modellenmesinde en önde gelen yöntemlerden Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi uygulamalarına hızlı bir giriş yapmaları sağlanacaktır. Dersin yaklaşık yarı zamanı bilgisayar ortamındaki uygulamalara ayrılacaktır.

MSE 510 Taramalı Uç ve Elektron Mikroskopisi ((3-0)3 / 7 AKTS

Elektron optiği, elektron isin kaynağı, elektron – numune etkileşimleri, taramalı elektron mikroskobu, geçirimli elektron mikroskobu, alan iyon mikroskobu, uç teknikleri, tünelleme mikroskobu, atomik kuvvet mikroskobu ve diğer taramalı uç tekniklerine genel bakış.

MSE 512 Katı Hal Fiziği (3-0)3 / 7 AKTS

Temel kuantum mekaniği, kristal yapılar, katılarda bağ, periyodik fonksiyonların Furier analizi, terskafes ve kristal kırınımı, kafes titreşimleri, fonon ısı kapasitesi, serbest ve etkileşmeyen elektronlar, periyodik potansiyelde elektronlar, yarıiletkenler.

MSE 514 Yumuşak Doğaya Sahip Malzemelere Moleküler Bakış (3-0)3 / 7 AKTS

Bu ders Malzeme Bilimi ve Mühendisliği öğrencilerine metal ve seramik haricinde yumuşak doğaya sahip malzemelerin kitlesel ve moleküler özellikleri arasında bir ilişki kurabilme bilgisini sağlamaktır. Ders konuları kimyasal bağlar, tek moleküller, moleküler etkileşmeler, makromoleküller, supramoleküller ve kendiliğinden organize olan moleküler yapılar olarak tasarlanacaktır.

MSE 515 Malzeme Bilimi ve Mühendisliği için Kuantum Mekaniği (3-0)3 / 7 AKTS

Bu ders Malzeme Bilimi ve Mühendisliği öğrencilerine malzemelerin kitlesel ve atomik özellikleri arasında bir ilişki kurabilme bilgisini sağlamaktır. Quantum Mekaniği temellerinin malzeme bilimindeki uygulamalarını göstermektir.

MSE 516 Nanomalzemeler ve Yüzey Mühendisliği (3-0)3 / 7 AKTS

Nanomalzeme malzemelerin yapısını, işlenişini ve özelliklerini nanometre seviyesinde anlatan disiplinlerarası bir olgudur. Ders bu alandaki yenilikleri ve gelişmeleri sunmaktadır.

Epitaksi, ışın litografileri, self-assembly, biyokatalitik sentez, atom optiği ve taramalı uç litografisini de içeren spesifik nanofabrikasyon konular. Hesaplama, manyetik depolama, sensörler ve uyarıcıları da içeren teknolojik uygulama alanları nano-ölçeksel yapısının boyuta bağlı özgün özellikleri (mekanik, termal, kimyasal, optik, elektronik ve manyetik) çerçevesinde incelenecektir.

MSE 517 Malzeme Karakterizasyon Teknikleri (3-0)3 / 7 AKTS

Katılarda bağlar ve atomik yapı. Malzemelerde kristal yapılar. Katılardaki yapı hataları. Yayınım. Metallerin mekanik özellikleri. Mekanik özelliklerin test edilmesi. Dislokasyonlar ve mukavemetlendirme mekanizmaları. Kırılma, kopma ve korozyon. Faz diyagramları. Faz dönüşümleri, mikroyapı geliştirilmesi ve mekanik özelliklerin değiştirilmesi.

MSE 519 Malzemelerin Atomik Benzetişimi – II (3-0)3 / 7 AKTS

Bu derste öğrenciler malzemelerin modellenmesi ve simülasyonunun ile tanıştırılacak; malzemelerin elastik, titreşimsel, ısıl, optik ve manyetik özelliklerinin hesaplanmasında en gelişkin araçlar ele alınacaktır. Dersin yaklaşık yarı zamanı bilgisayar ortamındaki uygulamalara ayrılacaktır.