Základy fotoniky - NOOE116

• Anglický název: Fundamentals of Photonics
• Zajišťuje: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2022
• Semestr: letní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: letní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D.

Anotace

Poslední úprava: RNDr. Vojtěch Kapsa, CSc. (13.06.2018)

Přednáška rozšiřuje znalosti získané v úvodním kurzu optiky o základy laserové fyziky, nelineární optiky, statistických a koherenčních vlastností světla, fourierovské optiky, holografie a optických komunikací. Důraz je kladen na získání znalostí potřebných k pochopení základných fyzikálních principů a na praktické aplikace.

Literatura

Poslední úprava: doc. RNDr. Martin Kozák, Ph.D. (07.02.2014)

1. P. Malý: Optika, Karolinum, 2008.

2. B. E. A. Saleh, M.C, Teich: Základy fotoniky 1 až 4, matfyzpress, Praha, 1994.

3. E. Hecht: Optics, Addison Wesley, 4. vydání, San Francisco, 2002.

4. M. Born, E. Wolf: Principles of Optics, Cambridge University Press, 7. rozšířené vydání, Cambridge, 2003.

Sylabus

Poslední úprava: doc. RNDr. Martin Kozák, Ph.D. (07.02.2014)

1. Základy laserové fyziky

Einsteinovy koeficienty spontánních a indukovaných přechodů a relace mezi nimi (střední zářivá doba, zářivé a nezářivé přechody, střední doba života stavu, kvantová účinnost).

Zesílení světla indukovanou emisí, laserový zesilovač, inverzní obsazení hladin a způsoby jeho dosažení (2,3 a 4-hladinový systém).

Optické rezonátory. Gaussovské svazky.

Vlastnosti výstupního záření laserů (divergence, spektrální složení, časová délka impulzu, laditelnost, polarizace, energie a výkon).

Příklady aktivních prostředí laserů. Mody laseru a jejich selekce. Režimy laserů: kontinuální, impulzní, modová synchronizace. Důležité laserové systémy.

2. Nelineární optika

Původ a podmínky pozorování NLO jevů.

Příklady některých NLO jevů 2. a 3. řádu (generování 2. harmonické frekvence, autofokusace, fázová konjugace, optická bistabilita, dvoufotonová absorpce) a jejich využití.

3. Statistické a koherenční vlastnosti optických polí

Optická intenzita, časová koherence a spektrum, koherenční doba a délka, prostorová koherence, vzájemná intenzita, koherenční plocha.

Podélná koherence částečně koherentního rovinného a kulového vlnění, prostorová a spektrální filtrace.

Fourierovy spektrometry.

4. Fourierovská optika

Prostorová frekvence rovinné vlny. Rozklad na rovinné vlny různých prostorových frekvencí (dvourozměrná Fourierova transformace).

Optická Fourierova transformace - realizace v dalekém poli a pomocí čočky, prostorová filtrace obrazu.

Funkce impulzové odezvy a přenosová funkce lineárního systému, mezní frekvence při šíření ve volném prostoru.

5. Holografie

Princip a realizace hologramu a rekonstrukce vlnoplochy.

Tenký a objemový hologram.

Využití holografie.

6. Základy optické komunikace.

Vedení světelných vln. Mody. Útlum. Disperze.

Typy optických vláken a optických vlnovodů.

Elektrooptické a akustooptické modulátory.

Zdroje a detektory pro optické komunikace. Způsoby modulace, multiplexování a vazby.