Detail předmětu

Inženýrská optika

FSI-TIOAk. rok: 2020/2021

Inženýrská optika se zabývá aspekty optiky a vychází z užití výsledků moderní optiky k řešení inženýrských problémů. Obsah předmětu je zaměřen na následující problematiku: přenos a zpracování optických informací, prvky speciálních měřicích optických soustav, nedestruktivní měřicí metody, holografii, optickou korelaci a prostorovou filtraci, krystalooptiku, elektrooptické a akustooptické prvky, lasery a jejich vybrané aplikace.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Trajektorie světla v gradientním prostředí. Vztah mezi koherenční délkou a spektrální šířkou záření. Fyzikální princip činnosti laserů. Volné šíření a transformace gaussovského svazku. Optická anizotropie. Využití elektrooptického a akustooptického jevu. Holografická interferometrie. Speckle interferometrie. Koherentní optické korelátory.

Prerekvizity

Znalosti a dovednosti z teorie elektromagnetického pole, geometrické optiky, vlnové optiky a základních metod optických měření.

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

Písemná zkouška - řešení zadaných problémů.

Učební cíle

Cílem kurzu je vytvořit ucelený přehled o poznatcích koherenční optiky.
Úkolem kurzu je seznámit studenty se současnými aplikacemi moderní otpiky: laserová anemometrie, vytyčování přímek a rovin pomocí laserů, elektrooptické a akustooptické modulátory a deflektory, nedestruktivní metody kontroly a diagnostiky, přenos a zpracování optických informací.

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

Aktivní účast ve cvičeních. Forma nahrazování: Vypracování pojednání (esejí) na zadaná témata.

Základní literatura

HITZ, C. B., J. J. EWING a J. HECHT. Introduction to laser technology. 4th ed. Hoboken: John Wiley, c2012. ISBN 04-709-1620-6. (EN)
SALEH, Bahaa E. A. a M. C. TEICH. Fundamentals of photonics. New York: Wiley, c1991. ISBN 978-047-1839-651. (EN)

Doporučená literatura

LIŠKA, M.: Optické sešity. (Texty k přednáškám.) Brno: VUT 2014/2015.
MALACARA, D., THOMPSON, B. J.: Handbook of optical engineering. New York: MARCEL DEKKER, 2001. 978 p.
RASTOGI, P.K., INAUDI, D.: Trends in optical nondestrucvtive testing and inspection. Amsterdam: Elsevier, 2000. 633 p.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-PMO , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-VAS , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program N-FIN-P magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Pořízka, Ph.D.

Osnova

Šíření světla v nehomogenním prostředí. Rovnice eikonálu.
Vlnovodná optika. Mody vlnovodu.
Vláknová optika. Vlákna se stupňovitou a gradientní změnou indexu lomu.
Maticová reprezentace šíření paprsku optickou soustavou.
Koherence světla. Časová a prostorová koherence.
Fyzikální princip činnosti laserů. Optické rezonátory. Typy laserů.
Gaussovský svazek. Vlastnosti. Volné šíření a transformace optickou soustavou.
Vybrané aplikace laserů: interferometrie, anemometrie, vytyčování přímek a rovin.
Nedestruktivní metody kontroly a diagnostiky: Holografická interferometrie. Koherentní zrnitost. Vizualizace fázových objektů (tomografie).
Krystalooptika. Popis polarizace světla Jonesovými vektory. Elektrooptika a akustooptika.
Moiré.

Cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. David Prokop

Osnova

Výpočet trajektorie světla v gradientním prostředí.
Použití maticové reprezentace k výpočtu šíření světla optickou soustavou.
Výpočet koherenční délky ze spektrálních charakteristik záření.
Výpočet charakteristik gaussovského svazku. Transformace gaussovského svazku.
Výpočet parametrů elektrooptického modulátoru světla a akustooptického deflektoru světla.

Laboratorní cvičení

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. David Prokop

Osnova

Koherenční délka He-Ne laseru.
Laserinetrferometr.
Aplikace laserů.
Laserová mikrointerferometrie.
Polarizace světla.
Výpočtové operace pomocí světla.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz