Detail předmětu

Optoelektronika a integrovaná optika

FSI-TOIAk. rok: 2025/2026

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)

Vstupní znalosti

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.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

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).


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

Učební cíle

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

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.

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)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-FIN-P magisterský navazující 2 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.