Optyka stosowana
Transkrypt
Optyka stosowana
Karta informacyjna przedmiotu Przedmiot: Optyka stosowana Obowiązkowy Wydział: Elektroniki Fakultatywny Rodzaj studiów: Kierunek: Specjalność: Studia magisterskie Elektronika i telekomunikacja Optoelektronika godzin w semestrze/ rygor ( egz., zal.) Semestr projekt przejściowy seminarium pracownia problemowa Punkty ECTS razem wykłady ćwiczenia laboratoria VI 105 63 / egz. 30 / zal. 12 / zal. 9 VII 60 36 / zal. 12 12 / zal. 5 Osoba odpowiedzialna: dr hab inż. Jan Jabczyński, prof. WAT (sem. VI) płk dr hab inż. Zygmunt Mierczyk, prof. WAT (sem. VII) Jednostka realizująca: Zakład Techniki Laserowej (sem. VI), Zakład Technologii Optoelektronicznych (sem. VII) / IOE / WTW CELE KSZTAŁCENIOWE: Nauczyć podstaw optyki geometrycznej i falowej, metod pomiarów podstawowych elementów i układów optycznych, elementów optyki wiązek światła, podstaw materiałoznawstwa optycznego i optoelektronicznego, fizycznych technologii optoelektronicznych oraz metod spektroskopowych. Zapoznać z podstawami radiometrii, teorii spójności promieniowania, z wybranymi układami zobrazowania, z teorią rezonatorów optycznych, z wybranymi technologiami otrzymywania materiałów optoelektronicznych, z podstawami metod charakteryzacji materiałów i elementów optoelektronicznych oraz z zastosowaniami technologii optoelektronicznych w ochronie środowiska, medycynie, metrologii, telekomunikacji i technice militarnej. BEZPOŚREDNIE POWIĄZANIE PRZEDMIOTU Z INNYMI PRZEDMIOTAMI : wymagane wiadomości z : Matematyki Fizyki podbudowuje przedmioty: Przetwarzanie sygnałów optycznych Lasery Optoelektroniczne przyrządy pomiarowe Termowizja i termodetekcja Technika i teletransmisja światłowodowa TREŚĆ PROGRAMU : Semestr VI. R-nie falowe, fala płaska, prawo Snella, wzory Fresnela, kąt graniczny, polaryzacja światła, formalizm Jonesa, elementy fazowe, polaryzatory, pomiary stanu polaryzacji. R-nie promienia, fronty i kaustyki, metoda ABCD, parametry zastępcze układu optycznego i metody ich pomiaru, geometryczne obrazowanie, geometryczne kryteria zobrazowania. Pojęcia i jednostki radio / foto- metryczne, własności źródła lambertowskiego, objętość wiązki światła i parametr M2, głębia ostrości i zasięg Rayleigha wiązki światła. Widmo kątowe fal płaskich, transformacja pola w układach ABCD, Optyczna realizacja transformaty Fouriera. Propagacja w swobodnej przestrzeni, siatki dyfrakcyjne, samo-obrazowanie. Obraz dyfrakcyjny punktu, dwupunktowe kryteria rozdzielczości. Elementy teorii spójności promieniowania, spójność poprzeczna promieniowania w doświadczeniu Younga, spójność podłużna promieniowania w interferometr Michelsona. Wybrane układy zobrazowania. Podstawowe parametry wiązki gaussowskiej, wiązki wielomodowe, propagacja wiązki światła w układach optycznych. Rezonatory laserowe w ujęciu ABCD. Widmo modów poprzecznych rezonatora. Widmo modów podłużnych rezonatora, interferometr Fabry-Perota. Semestr VII. Fizyczne podstawy materiałoznawstwa optycznego i optoelektronicznego. Technologie otrzymywania monokryształów, ceramik i szkieł. Ośrodki aktywne, nieliniowe absorbery, materiały do układów modulacji, transmisji i detekcji promieniowania optycznego. Pomiary charakterystyk spektroskopowych kryształów, szkieł i ceramik. Elementy i zespoły optyczne w systemach optoelektronicznych. Technologie otrzymywania cienkich warstw. Zwierciadła metaliczne i dielektryczne, filtry interferencyjne, filtry Fabry-Perot, polaryzatory, płytki fazowe. Wybrane technologie wytwarzania elementów i zespołów optoelektronicznych. Technologie obróbki elementów optycznych. Wytwarzanie powłok cienkowarstwowych na elementach optycznych. Metody charakteryzacji materiałów i elementów optoelektronicznych. Zastosowanie interferometrii i skaterometrii do badania stanu powierzchni elementów optycznych. Wybrane technologie laserowe. Laserowo wzbudzana spektrometria masowa, nanostruktury cienkowarstwowe, generacja promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletu granicznego. Badanie składu chemicznego stopów intermetalicznych metodą laserowo wzbudzanej spektrometrii masowej. Podstawy spektroskopii absorpcyjnej i emisyjnej w zakresie UV-VIS-IR. Metody spektroskopowe w analizie skażeń - systemy DIAL, laserowa teledetekcja. Zastosowanie metod spektroskopowych w badaniach materiałów, elementów i zespołów optycznych. Zastosowanie spektroskopii laserowej w diagnostyce medycznej - metody laserowo indukowanej fluorescencji, tomografia laserowa. Zdalny pomiar koncentracji metanu metodą absorpcji różnicowej. Technologie optoelektroniczne w ochronie środowiska, medycynie, metrologii, telekomunikacji i technice militarnej. Zastosowania półprzewodnikowych źródeł i detektorów promieniowania. Mikrolasery. Interferometry przemysłowe. Łączność laserowa. Pamięci optyczne, wyświetlacze, systemy zapisu danych, systemy oświetleniowe. Zintegrowane czujniki elektro-optyczne do monitoringu zanieczyszczeń atmosfery. Dalmierze i oświetlacze laserowe. Systemy obserwacji, wykrywania, identyfikacji, śledzenia i naprowadzania. Symulatory laserowe. Broń skierowanej energii. LITERATURA : 1. J. R. Meyer-Arendt, Wstęp do optyki, (tłum z ang.), PWN 1979 2. R. Jóźwicki, Optyka instrumentalna, WNT 1970 3. J. Petykiewicz, Optyka falowa, PWN, 1986 4. R. Jóźwicki, Optyka laserów, WNT, 1981 5. J.W. Goodman, Optyka statystyczna, PWN, 1993 ( tłum z ang.) 6. A. Szwedowski, Materiałoznawstwo optyczne i optoelektroniczne, WNT, 1996 7. F. Ratajczyk, Optyka ośrodków anizotropowych, PWN, 1994 8. K. Gniadek, Optyczne przetwarzanie informacji, PWN, 1992 9. R. Jóźwicki, Teoria odwzorowania optycznego, PWN, 1988 10. M. Pluta, Mikroskopia optyczna, PWN, 1982 11. W.T. Cathey, Optyczne przetwarzanie informacji i holografia, PWN, 1978 12. K. Booth, S. Hill, Optoelektronika, WKŁ, 2001 13. H. Abramczyk, Wstęp do spektroskopii laserowej, PWN, 2000 14. T. Nowicka-Jankowska, E. Wieteska, K. Gorczyńska, A. Michalik, Spektrofotometria UV/VIS w analizie chemicznej, PWN, 1988 15. Z. Legun, Technologia elementów optycznych, WNT, 1982 16. L. Mandel, Optical Coherence and Quantum Optics, Cambridge, 1995 METODY OCENY : Kolokwium – w formie pisemnej z ćwiczeń rachunkowych po semestrze VI. Laboratorium – wstępne kolokwium i sprawozdania z każdego ćwiczenia. Egzamin – ustny po semestrze VI, można przystąpić pod warunkiem zaliczenia kolokwium i ćwiczeń laboratoryjnych, po semestrze VII zaliczenie pisemne pod warunkiem zaliczenia kolokwium i ćwiczeń laboratoryjnych.