Detail předmětu

Konstrukce přístrojů II

FSI-TK2Ak. rok: 2020/2021

Stavba laseru, teorie rezonátoru a aktivního prostředí, vlastnosti záření (koherence, šíření světla, teorie aktivního prostředí), přeladitelné lasery - lineární spektroskopie, nelineární efekty, lasery barvivové. Koherentní lasery - konstrukce (He-Ne), energetické hladiny, šířka čáry, modová struktura. Aplikace koherentních laserů - interferenční měření geometrických veličin, metrologie a normál délky, kalibrace interferometrů. Aplikace koherentních laserů - chytání mikroobjektů, argonový laser, optický tunelovací mikroskop. Lasery polovodičové - typy, optické vlastnosti, aplikace, vláknová optika, čtečka čárových kódů, LIDAR atd. Pulsní lasery (Nd:YAG), medicínské aplikace, generace velmi krátkých pulsů. Výkonové lasery - CO2, aplikace v technologii obrábění, ev. v chirurgii. Návštěva pracovišť na ÚPT-AVČR a v Technologickém centru.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Studenti se seznámí nejen s teorií tohoto oboru přístrojové techniky, ale řadu aplikací uvidí ve funkci. Účelem druhé části kursu je, aby byli připraveni na technické řešení problémů spojených s vlastní aplikací laserů.

Prerekvizity

Elektronová teorie pevných látek, teorie volných elektronů, pásový model,
polovodiče, p-n přechod, interakce světla s pevnou látkou, Dopplerův
jev, elektormagnetické vlny, Maxwellovy rovnice, vlnová rovnice, odraz a
lom, totální odraz, polarizované a nepolarizované světlo, interference
světla.

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.

Způsob a kritéria hodnocení

V polovině semestru písemný test z teoretické části kurzu, v závěru hodnocení konstrukčního řešení předloženého úkolu v rámci kolokvia.

Učební cíle

Seznámení s pokrokem v laserové technice a s moderními aplikacemi laserů v oblasti měření fyzikálních veličin, v oblasti technologické a medicině, včetně předvedení konkrétních aplikací.

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

Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky.

Základní literatura

Edwards, K., McKee R.: Fundamentals of mechanical component design, McGraw-Hill, 1991.
Glézl, Š.-Kamarád, J.-Slimák, I.: Presná mechanika
Harna, Z.: Přesná mechanika.
Havelka, B.: Geometrická optika II
Keprt, E.: Teorie optických přístrojů I,II
TÖRÖK, Peter; KAO, Fu-Jen (ed.). Optical imaging and microscopy: techniques and advanced systems. Springer, 2007.
Tryliński, W.: Fine mechanisms and precision instruments: principles of design. Pergamon, 1971.
Van Hell,AC.s.: Advanced Optical Techniques
Wilson T. (1994) Confocal Microscopy. In: Yacobi B.G., Holt D.B., Kazmerski L.L. (eds) Microanalysis of Solids. Springer, Boston, MA
Yoder, P.: Mounting optics in optical instruments, SPIE Bellingham, 2008

Doporučená literatura

Glézl, Š.-Kamarád, J.-Slimák, I.: Presná mechanika
Harna, Z.: Přesná mechanika.
Keprt, E.: Teorie optických přístrojů I,II
TÖRÖK, Peter; KAO, Fu-Jen (ed.). Optical imaging and microscopy: techniques and advanced systems. Springer, 2007.
Wilson T. (1994) Confocal Microscopy. In: Yacobi B.G., Holt D.B., Kazmerski L.L. (eds) Microanalysis of Solids. Springer, Boston, MA

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-FIN-P magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-PMO , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Osnova

Stavba laseru, teorie rezonátoru a aktivního prostředí.
Přeladitelné lasery, spektroskopie, nelineární efekty.
Koherentní lasery - konstrukce, modová struktura, šířka čáry.
Aplikace koherentních laserů pro měření geometrických veličin.
Polovodičové lasery -typy, optické vlastnosti, aplikace.
Pulsní lasery - YAG, aplikace v lékařství, generace krátkých pulsů.
Výkonové lasery - CO2, aplikace v technologii obrábění a v chirurgii.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Osnova

Stavba laseru, teorie rezonátoru a aktivního prostředí
Přeladitelné lasery, spektroskopie, nelineární efekty
Koherentní lasery - konstrukce, modová struktura, šířka čáry
Aplikace koherentních laserů pro měření geometrických veličin
Polovodičové lasery -typy, optické vlastnosti, aplikace
Pulsní lasery - YAG, aplikace v lékařství, generace krátkých pulsů
Výkonové lasery - CO2, aplikace v technologii obrábění a v chirurgii, reálné předvedení aplikace v Technologickém
centru

Návrh, konstrukce a celkové řešení opticko mechanické části plynového laseru.