PředmětyPředměty(verze: 845)
Předmět, akademický rok 2018/2019
   Přihlásit přes CAS
Základy moderní optiky a fotoniky - NAFY027
Anglický název: Fundamentals of Modern Optics and Photonics
Zajišťuje: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2018 do 2018
Semestr: zimní
E-Kredity: 6
Rozsah, examinace: zimní s.:2/2 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Poznámka: povolen pro zápis po webu
Garant: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc.
doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D.
prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D.
Anotace -
Poslední úprava: RNDr. Vojtěch Kapsa, CSc. (11.05.2018)
Přednáška rozšiřuje znalosti získané v úvodním kurzu optiky o základy laserové fyziky, statistického popisu světla, fourierovské optiky, holografie, nelineární optiky, kvantové optiky a optických komunikací. Důraz je kladen na získání znalostí potřebných k pochopení základných fyzikálních principů, které se využívají při konstrukci optických zařízení.
Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (06.10.2017)

Pro udělení zápočtu musí být úspěšně napsána zápočtová písemka na konci semestru. Tato písemka je uskutečněna v jeden řádný a dvou opravných termínech.

Zápočet je nutné získat před přihlášením na zkoušku.

Literatura -
Poslední úprava: RNDr. Vojtěch Kapsa, CSc. (11.05.2018)

1. P. Malý: Optika, Karolinum, 2008.

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

3. Handbook of Optics, M. Bass (editor), McGraw-Hill, Inc., 2. vydání, New York, 1995.

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

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

Cambridge, 2003.

Požadavky ke zkoušce
Poslední úprava: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D. (06.10.2017)

Zkouška je ústní, požadavky odpovídají sylabu předmětu.

Sylabus -
Poslední úprava: RNDr. Vojtěch Kapsa, CSc. (11.05.2018)
1. Základy laserové fyziky.
· Zisková prostředí (zářivé a nezářivé přechody, spektrální šířka čáry), Einsteinovy koeficienty spontánních a indukovaných přechodů a relace mezi nimi.

· Zesílení světla indukovanou emisí, inverzní obsazení hladin, prahová podmínka. Způsoby dosažení inverze (3 a 4-hladinové systémy) a metody čerpání (pomocí částic a optické).

· Podélné a příčné mody laseru, vlastnosti gaussovských svazků. Optické rezonátory.

· Způsoby výběru laserových přechodů, polarizace, příčných a podélných modů.

· Metody generace laserových pulzů (spínání zisku, spínání jakosti dutiny, otvírání dutiny, modová synchronizace).

2. Nelineární optika.
· Původ, matematický popis a pozorovatelnost nelineárních optických jevů.

· Nelineární optické jevy 2. řádu. Generování 2. harmonické frekvence, součtové a rozdílové frekvence; podmínka sfázování. Optické usměrnění. Elektrooptický Pockelsův jev.

· Nelineární optické jevy 3. řádu. Generace 3. harmonické frekvence. Optický Kerrův jev, autofokusace a automodulace fáze. Dvoufotonová absorpce.

3. Statistické a koherenční vlastnosti optických polí.
· Optická intenzita, časová koherence a spektrum, koherenční doba a délka.

· Prostorová koherence, vzájemná intenzita, koherenční plocha.

· Prostorová a spektrální filtrace pro zlepšení koherence. Youngův interferenční pokus.

· 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 holografie, záznam a rekonstrukce vlnoplochy.

· Tenký a objemový hologram.

· Využití holografie.

6. Základy optické komunikace.
· Vedení světelných vln v optických vláknech. Mody. Útlum. Disperze

· Typy a způsob výroby optických vláken.

· Pockelsův a Kerrův elektrooptický jev. Elektrooptika v kapalných krystalech. Elektrooptické modulátory a displeje.

· Akustooptické modulátory.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK