Detail předmětu

Fotonika

FSI-RFOAk. rok: 2020/2021

Předmět je úvodem do základů fotoniky. Zahrnuje následující oblasti:
Generování koherentního světla lasery a nekoherentního světla luminiscenčními zdroji.
Šíření světla ve vakuu, optickými prvky a vlnovody.
Modulaci a rozmítání světla elektricky, akusticky nebo opticky řízenými prvky.
Detekci světla.
Tyto oblasti jsou základem uplatnění aplikací v optických komunikačních systémech, při zpracování signálu, v sensorech a při přenosu energie.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Předmět poskytuje znalosti a dovednosti, které studentům fyziky umožní využít jejich znalosti z optiky k řešení inženýrských problémů a studentům inženýrského studia osvojit si základní principy optiky.

Prerekvizity

Znalosti z matematiky a fyziky na úrovni základních kurzů vysokoškolského studia technického zaměření.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu: naměření předepsaných úloh a vypracování protokolů z měření.
Zkouška má písemnou a ústní část.

Učební cíle

Vytvořit úvod do fotoniky, který umožní pochopit principy aktuálních aplikací.

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

Příprava na měření a vypracování zpráv z měření.

Základní literatura

BANERJEE,P.P. and POON, T.-CH. Principles of applied optics. Boston: Irwin, 1991. 347 p.
IIZUKA,K. Engineering optics. Berlin: Springer, 1983. 489 p.
SALEH,B.E.A and TEICH,M.C. Fundamentals of photonics. New York: Wiley, 1991. 988 p.

Doporučená literatura

FUKA,J. and HAVELKA,B. Optika. Praha: SPN, 1961. 846 p.
HALLIDAY,D., RESNICK,R. and WALKER,J. Fyzika. Brno: VUTIUM, 2000. 1198 p.
SALEH,B.E.A and TEICH,M.C. Základy fotniky. Praha: matfyzpress, 1994. 1055 p.
YOUNG,M. Optics and lasers. Berlin: Springer, 1993. 343 p.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-MET , 3 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.
Ing. David Prochazka, Ph.D.

Osnova

Historie optiky. Podstata a vlastnosti světla. Vlny a částice. Interakce záření a látky.
Geometrická optika. Paraxiální paprsky. Optické prvky. Základní optické zobrazování systémy.
Gradientní optika. Maticová optika.
Polarizace světla. Dichroismus. Polarizace odrazem. Optická aktivita.
Superpozice vln: stejné frekvence, různé frekvence. Fázová rychlost, grupová rychlost.
Dvoupaprsková interference. Interference světla odraženého na dvou rozhraních.
Youngův interferometr. Murtyův interferometr. Michelsonův interferometr. Machův-Zehnderův interferometr.
Mnohosvazková interference. Fabryův-Perotův interferometr. Interferenční filtr. Antireflexní vrstvy.
Základy teorie difrakce. Fresnelova a Fraunhoferova aproximace.
Fraunhoferova difrakce: na štěrbině, na periodické struktuře stejných štěrbin, na kruhovém otvoru.
Holografie. Holografická interferometrie.
Fourierovská optika. Fourierova transformace. Abbeova teorie zobrazení. Prostorová filtrace.
Lasery. Teorie laserových oscilací. Charakteristiky laserem generovaného svazku.
Fotodetektory.
Elektrooptika. Akustooptika.

Cvičení

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Daniel Holub
Ing. Pavel Blažek
Ing. David Prochazka, Ph.D.

Osnova

Konstrukce chodu paprsků optickými soustavami. Použití zobrazovacích rovnic.
Příklady aplikace dvoupaprskové interference vln vzniklých odrazem na dvou rozhraních.
Lokalizace interferenčních proužků v dvousvazkových interferometrech.
Rozlišovací schopnost optických přístrojů.
Souvislost viditelnosti interferenčních proužků s šířkou spektrální čáry a s velikostí zdroje
světla. Časová a prostorová koherence světla.
Polarizace světla.

Laboratorní cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.

Osnova

Měření ohniskových vzdáleností čoček a objektivů. Kolimátor. Autokolimátor.
Interferometry: Youngův, Murthyův, Michelsonův, Machův-Zehnderův.
Difrakce na štěrbině a na kruhovém otvoru.
Mikrointerferometr. Měření na mikroskopu s odečitatelným okulárem.
Goniometr-spektrometr. Vlastnosti hranolového a mřížkového spektrometru.
Měření parametrů laseru. Transformace gaussovského svazku.
Holografie. Holografická interferometrie.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz