Detail předmětu
Quantum and Laser Electronics
FEKT-MPA-KVEAk. rok: 2025/2026
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
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
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: 2 nepovinné testy (až 10 bodů za oba testy), 5 povinných laboratorních úloh (až 20 bodů, minimálně je potřeba 10 bodů). Zkouška má povinnou písemnou část (až 50 bodů, minimálně je potřeba 20 bodů) a povinnou ústní část (až 15 bodů). Projekt je hodnocen maximálně 5 body. Obsah zkoušky odpovídá anotaci předmětu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Učební cíle
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, B., E., Teich, M., C.: Fundamentals of photonics. Wiley , 2012. ISBN 978-8126537747. (EN)
Uysal, M., Capsoni, C., Ghassemlooy, Z., Boucouvalas, A., C., Udvary E.: Optical Wireless Communications: An Emerging Technology (Signals and Communication Technology). Springer 2016. ISBN 978-3319302003 (EN)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program MPA-BIO magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program MPA-EAK magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program MPA-EEN magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program MPA-MEL magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program MPAD-BIO magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program MPAD-MEL magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
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
Vyučující / Lektor
Osnova
- Index lomu prostředí, statistická analýza
- Optická intenzita, optický výkon
- Polarizace optického záření
- Jevy v kvantové a laserové elektronikce
- Elementární částice
- Statistická termodynamika
- Návrh rezonátoru 1
- Návrh rezonátoru 2
- 3H lasery
- 4H lasery
- Laserové diody a LED
- Fotonické systémy
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
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