Detail předmětu

Kvantová a laserová elektronika

FEKT-MKVEAk. rok: 2016/2017

Studenti se seznámí se základními postuláty kvantové mechaniky, Schrödingerovou rovnicí, vlnovou funkcí, principem neurčitosti, statistickou termodynamikou, vzájemným působením záření a látky, základními vlastnostmi laserového záření, principem a vlastnostmi laserů, detekcí laserového záření, účinky laserového záření na lidský organismus a využitím laserů v lékařství, průmyslu a telekomunikacích. V individuálním projektu studenti budou řešit konkrétní aplikace laseru.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Lucie Hudcová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu bude schopen:
- Popsat základní principy kvantové teorie a statistické termodynamiky
- Popsat interakci záření a látky
- Vysvětlit princip funkce laseru
- Porovnat jednotlivé druhy laserů a diskutovat jejich výhody a nevýhody
- Popsat účinky laserového záření na lidský organismus
- Vyjmenovat a popsat využití laserů v praxi

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnotí se: 2 testy (až 12 bodů za oba testy), 5 laboratorních úloh (až 20 bodů) a 1 individuální projekt (až 8 bodů). Zkouška má povinnou písemnou část (až 40 bodů) a povinnou ústní část (až 20 bodů). Obsah zkoušky odpovídá anotaci předmětu.

Osnovy výuky

1. Úvod do kvantové elektroniky.
2. Historie kvantové a laserové elektroniky.
3. Základy kvantové a laserové elektroniky.
4. Elementární částice a jejich základní vlastnosti.
5. Schrödingerova rovnice.
6. Statistická termodynamika.
7. Interakce záření a látky.
8. Optické rezonátory.
9. Teorie laserů a LED.
10. Plynové lasery.
11. Pevnolátkové, kapalinové a polovodičové lasery.
12. Aplikace laserové techniky (optické spoje, optické sensory).
13. Budoucnost kvantové a laserové elektroniky.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s kvantovou teorií a statistickou termodynamikou, objasnit interakci záření a látky, ukázat speciální vlastnosti laserového záření a vysvětlit princip funkce laserů. Dalším cílem je seznámit studenty s druhy laserů, jejich parametry a použitím, rozebrat účinky laserového záření na lidský organismus a ukázat využití laserů v lékařství, průmyslu a telekomunikacích.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

B.E.A.Saleh, M.C.Teich:Základy fotoniky 1-4,Matfyzpress (CS)
WILFERT, O. Kvantová a laserová elektronika. Učební text. UREL VUT v Brně, Brno 2012. (CS)
WILFERT,O. Optoelektronika. Elektronický učební text. UREL VUT v Brně, Brno 2002, REL 023. (CS)
WILFERT,O. Optoelektronika. Skripta. UREL VUT v Brně, Brno 2002, ISBN 80-214-2264-5. (CS)

Doporučená literatura

HOUSE,J.E. Fundamentals of Quantum Mechanics, Academic Press, London 1998. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-TIT , 1 ročník, zimní semestr, teoretická nadstavba
    obor M1-EST , 1 ročník, zimní semestr, teoretická nadstavba

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-EST , 1 ročník, zimní semestr, teoretická nadstavba
    obor M-TIT , 1 ročník, zimní semestr, teoretická nadstavba

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, teoretická nadstavba

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Otakar Wilfert, CSc.
doc. Ing. Lucie Hudcová, Ph.D.

Osnova

Úvod do kvantové elektroniky
Historie kvantové a laserové elektroniky
Základy kvantové a laserové elektroniky
Elementární částice a jejich základní vlastnosti
Schrödingerova rovnice
Statistická termodynamika
Interakce záření a látky
Optické rezonátory
Teorie laserů
Plynové lasery
Pevnolátkové, kapalinové a polovodičové lasery
Aplikace laserové techniky
Budoucnost kvantové a laserové elektroniky

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Lucie Hudcová, Ph.D.
Ing. Peter Barcík, Ph.D.

Osnova

1. Měření energetických vlastností záření polovodičového laseru
2. Měření vlnové délky laserového záření a WDM
3. Měření parametrů laserového svazku
4. Měření světelné charakteristiky laserové diody a LED
5. Youngův pokus na dvouštěrbině