Quantum Electronics and Optoelectronics - NEVF123

• Title: Kvantová elektronika a optoelektronika
• Guaranteed by: Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2020
• Semester: winter
• E-Credits: 5
• Hours per week, examination: winter s.:2/1, C+Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech, English
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Additional information: https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html
• Guarantor: doc. Mgr. Pavel Kudrna, Dr.; RNDr. Petr Dohnal, Ph.D.

Annotation

English

Last update: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (28.01.2019)

Physical principles of the subject. Stimulated emission and various methods of its creation. Systems in the microwave range. Systems in the optical range (gas, liquid, dielectric and semiconductor lasers). Laser applications in the various fields. Basic principles of optical communications. Properties of the optoelectronics systems.

Czech

Last update: doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D. (14.01.2019)

Přednáška představuje fyzikální základy kvantové elektroniky a optoelektroniky. Témata: Stimulovaná emise a metody jejího získávání. Systémy v mikrovlnném pásmu. Systémy v optickém pásmu (plynové, kapalinové, polovodičové a dielektrické lasery). Aplikace laserů v různých oborech. Základy optických komunikací. Vlastnosti optoelektronických systémů. Generace vysokofrekvenčních kmitů.

Course completion requirements

Last update: doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D. (03.06.2020)

Podmínkou zakončení předmětu je úspěšné složení zkoušky, získání zápočtu je podmínkou pro konání zkoušky.

Udělení zápočtu je podmíněno absolvováním dvou praktických úloh a vypracování protokolů k nim.

Povaha kontroly studia předmětu vylučuje opakování této kontroly, zápočet se tedy opakovat nedá.

Literature

Last update: T_KEVF (07.05.2004)

Vejvodová J.: Základy kvantové elektroniky, SPN 1982

Teaching methods

English

Last update: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (06.10.2020)

The lecture is conducted on-line in the winter semester 2020. For more information, see https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html

Czech

Last update: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (06.10.2020)

Výuka v ZS 2020 probíhá formou on-line přednášek. Více informací viz https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html

Requirements to the exam

Last update: doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D. (14.06.2019)

Zkouška je ústní a student dostává typicky dvě otázky ze sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednáškách.

Syllabus

English

Last update: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (28.01.2019)

1. Physical Principles of Quantum Electronics
Definition of active materials. Einstein's coefficients, population inversion. Stimulated emission and various methods of its creation. Systems in the microwave range. Systems in the optical range.

2. Quantum amplifiers and generators in the microwave range
Basic properties of ammonia molecule. Amonia maser. Standards of frequency (hydrogen, cesium and rubidium masers). Paramagnetic quantum amplifier (principle, properties).

3. Lasers (properties, realization, application)
Resonator in the optical range. Lasers in gases (plasmatic-atomic, molecular, ion, excimer, dynamical and chemical lasers). Liquid lasers. Solid state lasers (dielectric, semiconductor).

Technical and medical applications of lasers.

4. Principles of Optoelectronics
System of optical communication. Optical communication in the free space (passage of laser radiation through the atmosphere). Light conduction trough light quide (optical fibre and its basic properties). Optoelectronic information processing.

Czech

Last update: doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D. (14.01.2019)

1. Fyzikální základy kvantové elektroniky:
Pojem aktivní látky, Einsteinovy koeficienty, inverze hladin. Metody získávání inverze hladin (optický a mikrovlnný obor).

2. Kvantové zesilovače a generátory v mikrovlnném pásmu:
Základní kvantové vlastnosti čpavkové molekuly, čpavkový maser. Frekvenční normály (vodíkový, cesiový a rubidiový maser). Paramagnetický kvantový zesilovač (princip, vlastnosti).

3. Lasery (vlastnosti, provedení, použití):
Rezonátory v optickém oboru. Plynové lasery (plazmatické - atomární, iontové, molekulární, excimerové - dynamické, chemické). Kapalinové lasery. Lasery v pevné fázi (dielektrické, polovodičové). Použití laserů v technice a medicině.

4. Základy optoelektroniky:
Optický komunikační systém. Možnosti optické komunikace ve volném prostoru (průchod laserového záření atmosférou). Vedení světla světlovodem (základní druhy a vlastnosti světlovodů). Optoelektronické zpracování informace.