Detail předmětu

Kvantová a laserová elektronika

FEKT-MKC-KVEAk. rok: 2024/2025

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 funkce a vlastnostmi laserů, detekcí laserového záření, účinky laserového záření na lidský organismus a využitím laserů v lékařství, průmyslu a telekomunikacích. Studenti získají přehled o elektromagnetické spektroskopii a elektronové a optické mikroskopii. V individuálním projektu studenti budou řešit konkrétní aplikace laseru.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnotí se: 5 povinných samostatných prací - domácí úkoly (až 10 bodů, minimum 5 bodů), 1 nepovinný projekt (max. 5 bodů), 2 povinné laboratorní úloyh (až 20 bodů, minimálně je potřeba 10 bodů). Zkouška má povinnou písemnou část (až 50 bodů, nimimálně je potřeba získat 20 b) a nepovinnou ústní část (až 15 bodů).  .  Obsah zkoušky odpovídá anotaci předmětu.

 

 


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

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy kvantové a laserové elektroniky, 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. Studenti se také seznámí s principem elektromagnetické spektroskopie, elektronovou a optickou mikroskopií a pokročilými fotonickými systémy.
Absolvent předmětu bude schopen: (a) popsat základní principy kvantové teorie a statistické termodynamiky; (b) popsat interakci záření a látky; (c) vysvětlit princip funkce laseru; (d) porovnat jednotlivé druhy laserů a diskutovat jejich výhody a nevýhody; (e) popsat účinky laserového záření na lidský organismus; (f) vyjmenovat a popsat využití laserů v praxi; (g) popsat a vysvětlit principy elektromagnetické spektroskopie; (h) popsat princip funkce a porovnat elektronové a optické mikroskopy.

Základní literatura

SALEH, Bahaa E. A a Malvin Carl TEICH. Základy fotoniky. Praha: Matfyzpress, 1994. ISBN 80-85863-00-6. (CS)
WILFERT, O. Kvantová a laserová elektronika. Učební text. UREL VUT v Brně, Brno 2012. (CS)

Doporučená literatura

Murphy, D., B., Davidson, M., W. Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imaging. Wiley-Blackwell, 2012. 978-0471692140. Murphy, D., B., Davidson, M., W. Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imaging. Wiley-Blackwell, 2012. 978-0471692140. (EN)

Elearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MKC-EKT magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MKC-TIT magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Historie kvantové a laserové elektroniky.
2. Elementární částice a jejich vlastnosti.
3. Struktura hmoty a statistická termodynamika.
4. Interakce záření a látky.
5. Optické rezonátory.
6. Teorie laseru.
7. Teorie laserových diod a LED.
8. Plynové, pevnolátkové a kapalinové lasery.
9. Vláknové a polovodičové lasery.
10. Elektromagnetická spektroskopie.
11. Elektronová a optická mikroskopie.
12. Pokročilé fotonické systémy.
13. Aplikace laserové a kvantové elektroniky. 

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

    1. Index lomu prostředí, statistická analýza
    2. Optická intenzita, optický výkon
    3. Polarizace optického záření
    4. Jevy v kvantové a laserové elektronikce
    5. Elementární částice
    6. Statistická termodynamika
    7. Návrh rezonátoru 1
    8. Návrh rezonátoru 2
    9. 3H lasery
    10. 4H lasery
    11. Laserové diody a LED
    12. Fotonické systémy
   

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1 Měření energetických vlastností záření polovodičového laseru
2 Měření vlnové délky laserového záření
3 Měření šířky laserového svazku a poloměru křivosti vlnoplochy laserového svazku
4 Měření světelné charakteristiky laserové diody a LED
5 Bezpečnost práce při manipulaci se zdroji laserového záření

Elearning