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.