Detail předmětu

Optoelektronika a integrovaná optika

FSI-TOIAk. rok: 2022/2023

Témata přednášky: Elektromagnetická teorie optických vlnovodů, teorie vázaných vidů, vazba mezi vlnovody a vazební členy. Technologie výroby vlnovodných prvků. Modulace a spínání ve vlnovodech. Integrované zdroje záření a detektory. Aplikace integrované optiky. Vláknové komunikační systémy. Fotonické krystaly.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Získané schopnosti: Základní znalosti z optoelektroniky a  integrované optiky. Pochopení činnosti optických prvků jako jsou vlnovody, optická vlákna, laserové diody, optické modulátory a mřížové členy. Schopnost návrhu jednoduchých vlnovodných prvků.

Prerekvizity

Fyzika: základní znalosti z optiky (paprsková optika, interference a difrakce světla, princip laseru),
teorie elektromagnetického pole (Maxwellovy rovnice, vlnová rovnice, rovinná vlna, vlny v látkovém prostředí) a fyziky polovodičů (energiové pásy, přechod p-n).
Matematika: schopnost řešit jednoduché parciální diferenciální rovnice.

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

Zápočet - aktivní účast ve cvičeních. Zkouška - klasifikace bude určena na základě samostatné práce studentů ve cvičeních a výsledků dvou testů (v polovině a závěru semestru).

Učební cíle

Cílem kurzu je získání základního přehledu v oblasti optoelektroniky a integrované optiky
včetně výchozích principů a některých současných trendů.

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

Bude sledována aktivita studentů během cvičení. Zmeškaná výuka ve cvičení může být nahrazena
zadaným úkolem.

Základní literatura

A. Yariv, P. Yeh: Optical Waves in Crystals, Wiley, New York, 1984. (EN)
C.-L. Chen, Elements of optoelectronics and fiber optics, Irwin, Chicago, 2001. (EN)
D. Marcuse: Theory of Dielectric Optical Waveguides, Academic Press, New York, 1974. (EN)
R.G. Hunsperger: Integrated Optics: Theory and Technology, Springer, Berlin 2002. (EN)
S. O. Kasap, Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices, Prentice-Hall, Upper Saddle River, 2001. (EN)

Doporučená literatura

Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich: Fundamentals of photonics, Wiley-Interscience, 2007. (EN)
B.E.A. Saleh, M.C. Teich: Základy fotoniky, Matfyzpress, Praha, 1994. (CS)
J. Čtyroký, I. Hüttel, J. Schröfel, L. Šimánková: Integrovaná optika, SNTL, Praha, 1986. (CS)
R.G. Hunsperger: Integrated Optics: Theory and Technology, Springer, Berlin 2002. (EN)
S. O. Kasap, Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices, Prentice-Hall, Upper Saddle River, 2001. (EN)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr.

Osnova

1. Úvod, Maxwellovy rovnice, TE a TM vidy. Paprskový přístup a vedené mody.
2. Základy elektromagnetické teorie vlnovodů. Planární vrstvový vlnovod.
3. Optické vlákno. Další typy vlnovodů.
4. Teorie vázaných modů. Vazba mezi vlnovody.
5. Vstupní a výstupní vazební členy.
6. Technologie výroby optoelektronických prvků.
7. Elektrooptické modulátory. Kapalné krystaly.
8. Akustooptické modulátory. Magnetooptické modulátory.
9. Integrované zdroje záření.
10. Integrované optické detektory.
11. Aplikace integrované optiky.
12. Vláknové komunikační systémy.
13. Fotonické krystaly.

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr.

Osnova

Ve cvičeních se řeší praktické problémy související s tématy přednášky. Je plánována návštěva laboratoře s ukázkami jednoduchých vlnovodných prvků a vláknových senzorů.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz