Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Zintegrowane optoelektroniczne układy logiczne
Koordynator przedmiotu:
MICHAŁ MALINOWSKI
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - zaawansowane
Kod przedmiotu:
ZOUL
Semestr nominalny:
4 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
100
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawowa znajomość optyki Wymagany przedmiot poprzedzający:FOT Podstawy Fotoniki
Limit liczby studentów:
50
Cel przedmiotu:
Celem wykładu jest zapoznanie studentów z zaawansowanymi układami optyki zintegrowanej, fizycznymi podstawami ich działania oraz głównymi zastosowaniami. Zakres merytoryczny obejmuje opis i analizę propagacji promieniowania w optycznych strukturach planarnych na gruncie optyki falowej, wyczerpujące omówienie nieliniowych efektów optycznych, wykorzystywanych do konstruowania modulatorów i przełączników. Zakres wykładu obejmuje również podstawy fizyczne oraz sposoby realizacji optycznych elementów logicznych i pamięciowych w postaci elementów objętościowych oraz wykonywanych w postaci układów optyki zintegrowanej.
Treści kształcenia:
1. Wstęp, foton i elektron jako nośniki informacji, fala świetlna, komunikacja światłowodowa, optyczne przetwarzanie informacji. Teoria falowa propagacji promieniowania w planarnych i paskowych falowodach dielektrycznych i półprzewodnikowych. Równanie charakterystyczne światłowodu planarnego. Klasyfikacja modów światłowodu planarnego. (4h) 2. Fale niejednorodne. Teoria modów sprzężonych, równania modów sprzężonych, droga sprzężenia i transfer mocy. Tunelowanie optyczne. (2h) 3. Sprzęgacze siatkowe, klasyfikacja siatek, warunek dopasowania fazowego sprzężenie współliniowe, sprzężenie pomiędzy modami TE -TE i z konwersją modów. (2h) 4. Mikrorezonatory optyczne, zwierciadlane (F-P), fotoniczne (PBG) oraz wykorzystujące całkowite wewnętrzne odbicie. Mody typu WGM w rezonatorach dyskowych i pierścieniowych. (2h) 5. Przełączanie i modulacja optyczna. Optyka nieliniowa, efekt elektrooptyczny, akustooptyczny, absorpcja dwufotonowa, wymuszone rozpraszanie Ramana, mieszanie 4 fal, optyka fotorefrakcyjna, efekt Franza-Kiełdysza (elektroabsorpcja), kwantowy efekt Starka w studniach kwantowych QCSE. Planarne modulatory optyczne wykorzystujące wzmacniacze półprzewodnikowe (SOA) i układy interferometryczne. (4h) 6. Połączenia optyczne, zależne i niezależne. Elementy zmieniające kierunek propagacji modów falowodowych- planarne pryzmaty, soczewki geodezyjne, soczewki fresnelowskie, soczewki siatkowe, siatki ogniskujące, zwierciadła, siatki odbiciowe, polaryzatory planarne. Modulatory przestrzenne (SLM), komputerowo generowane hologramy i siatki fazowe. (2h) 7. Bistabilność optyczna, absorpcyjna, dyspersyjna i polaryzacyjna. Modulatory i przełączniki bistabilne, fotoniczne i hybrydowe. Elementy SEED (self elektro-optic effect device) (2h) 8. Materiały i technologie wytwarzania zintegrowanych układów fotonicznych (Photonic Integrated Circuits PIC). Przykłady realizacji na bazie niobianu litu LiNbO3 i materiałów półprzewodnikowych (2h) 9. Optyczna transformata Fouriera, funkcje splotu i korelacji. Koherentne przetwarzanie sygnałów optycznych, filtracja optyczna, optyczne rozpoznawanie obrazów, procesor optyczny w konfiguracji „4f”. (2h) 10. Analogowe i cyfrowe optyczne przetwarzanie informacji. Przykłady elementów optycznych realizujących funkcje logiczne, bistabilne, sprzężeniowe, elementy holograficzne. Systemy optyczne wykonujące operacje na macierzach. Procesory algebry liniowej, rozwiązywanie parabolicznych równań różniczkowych cząstkowych metodami optycznymi. (4h) 11. Przykłady pamięci optycznych - pamięci optoelektroniczne i pamięci holograficzne. Elementy i architektura komputera optycznego, procesory optyczne. (4h)
Metody oceny:
Dwa kolokwia w trakcie semestru, ocena z projektu oraz egzaminu.
Egzamin:
tak
Literatura:
1. T. Tamir, "Integrated Optics", Springer - Verlag, Berlin, 1975 2. J. Petykiewicz, "Podstawy fizyczne optyki scalonej," PWN, W-wa 1989 3. H. Nishimura, M. Haruna, T. Suhara, "Optical Integrated Circuits," McGraw-Hill, New York, 1989 4. B.E.A. Salech, M.C. Teich, "Fundamentals of photonics," John Wiley & Sons, New York, 1991 5. J. Jahns, S.H. Lee, "Optical computing hardware" Academic Press, Boston, 1994 6. S. Martellucci, A. N. Chester, "Nonlinear optics and optical computing," Plenum Press, New York, London, 1990 7. C. Polloc, M. Lipson, "Integrated Photonics", Kluwer A.P., Boston, 2003 8. B. Ziętek, "Optoelektronika", Toruń, 2005 9. K. Gniadek, „Optyczne przetwarzanie informacji”, PWN 1992 10. A. Vander Lugt „Optical Signal Processing” Willey 2005 11. M. Błahut http://mb.optics.polsl.gliwice.pl/ 12. R. Kotyński http://www.igf.fuw.edu.pl/zoi/ „Metody obliczeniowe mikrooptyki i fotoniki”
Witryna www przedmiotu:
-
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka ZOUL_W01
ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie podstawowych praw, zjawisk i procesów fizycznych dotyczących propagacji światła w planarnych światłowodach
Weryfikacja: Kolokwium, projekt, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W03, K_W04, K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ZOUL_W02
ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie fizyki i zasad działania elementów i przyrządów optoelektroniki zintegrowanej
Weryfikacja: Kolokwium, projekt, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03, K_W04, K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ZOUL_W03
ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie technologii oraz charakteryzacji materiałów, struktur i przyrządów optoelektroniki zintegrowanej
Weryfikacja: Kolokwium, projekt, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W03, K_W04, K_W05, K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka ZOUL_U01
potrafi przedstawić główne założenia, pojęcia i formalizmy opisujące propagację światła w planarnych światłowodach dielektrycznych
Weryfikacja: Kolokwia, sprawdziany i przygotowanie prac projektowych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U02, K_U04, K_U06, K_U07, K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ZOUL_U02
potrafi wykonać analizę numeryczną oraz symulację działania wybranych struktur i przyrządów optoelektroniki zintegrowanej
Weryfikacja: sprawdziany, projekt, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U02, K_U04, K_U06, K_U07, K_U08, K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ZOUL_UO3
potrafi przedstawić i omówić przykłady wykorzystania elementów optoelektroniki zintegrowanej w układach, teletransmisyjnych, pamięciowych i logicznych
Weryfikacja: Kolokwium, projekt, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U09, K_U10, K_U11, K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka ZOUL_K01
potrafi pracować indywidualnie i w zespole
Weryfikacja: realizacja projektów zespołowych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: