Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Elementy i systemy optoelektroniczne
Koordynator przedmiotu:
Marcin Piotr Kaczkan
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - podstawowe
Kod przedmiotu:
ESO
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
92
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawy zjawisk fizycznych z zakresu optyki i optoelektroniki, związanych z propagacyjnymi własnościami promieniowania elektromagnetycznego, poznane przez studentów na przedmiocie Podstawy Fotoniki.
Limit liczby studentów:
110
Cel przedmiotu:
- ukształtowanie wśród studentów zrozumienia zasad działania powszechnie stosowanych systemów optoelektronicznych, - zapoznanie studentów z rozwiązaniami inżynierskimi umożliwiającymi osiągnięcie założonych parametrów elementów i systemów optoelektronicznych, - ukształtowanie wiedzy na temat zjawisk fizycznych wykorzystywanych w praktyce w powszechnych systemach optoelektronicznych - ukształtowanie podstawowych umiejętności analizy działania systemów optoelektronicznych, przeprowadzania pomiarów parametrów determinujących działanie systemu oraz stosowania podstawowych technik optoelektronicznych
Treści kształcenia:
Układy pamięci optycznych. Optoelektroniczny system odczytu kodów EAN. Konwersja dziesiętnego kodowania EAN na ciągi bitowe. Budowa czytnika kodów. Zasada zapisu danych na nośnikach optycznych, płyty nagrywalne i wielokrotnego zapisu. Optoelektroniczny system odczytu informacji zakodowanej na płytach CD, DVD, HDDVD i Blu-Ray. Optyczne pamięci holograficzne. Systemy optycznej komunikacji bezprzewodowej. System transmisji optycznej w wolnej przestrzeni FSO (Free Space Optics). Optoelektroniczny system transmisji danych IrDA (Infrared Data Association). Transmisja z zastosowaniem kodowania RC5. Definicja węzła sieci i portów optycznych. Typowa aplikacja łącza, schemat funkcjonalny układu nadawczo-odbiorczego. Systemy komunikacji światłowodowej. Wprowadzenie do systemów komunikacji światłowodowej, klasyfikacja systemów telekomunikacji światłowodowej. System ze zwielokrotnieniem w dziedzinie długości fali (WDM) i jego elementy składowe. Nadajniki i odbiorniki do zastosowań w systemach WDM. Elementy bierne i aktywne torów telekomunikacji światłowodowej. Wzmacniacze optyczne (SOA, REDFA, RFA). Kierunki rozwoju współczesnych systemów światłowodowych. Systemy FTTH. Systemy wizyjne w podczerwieni. Zasada uzyskiwania obrazów optycznych w noktowizorze. Budowa i funkcje poszczególnych elementów. Przetwornik optoelektroniczny z powieleniem elektronowym - budowa, działanie i zasada uzyskania wzmocnienia. Termowizja. Charakterystyka transmisji atmosfery, pasma absorpcji. Detektory promieniowania elektromagnetycznego w zakresie podczerwieni. Budowa i zasada działania wielozakresowych detektorów QWIP. Matryce termiczne FPA i detektorów QWIP. Optoelektroniczne systemy metrologiczne. Budowa i działanie interferometru Sagnaca. Żyroskopy laserowe - budowa i zasada działania. Zasada działania interferometru Michelsona. Interferometryczne metody pomiaru odległości i prędkości liniowej. Dyfrakcyjne metody pomiarów wielkości fizycznych. Dalmierze laserowe z modulacją amplitudową. Radary laserowe, wykorzystanie systemów LIDAR w metrologii. Laserowe metody pomiarów prędkości przepływu - anemometria laserowa. Porównanie transmisji sygnału optycznego i elektrycznego, elementy objętościowe i falowodowe. Propagacja fali w strukturach o ograniczonej wymiarowości. Optyczne struktury periodyczne, siatki Bragga, struktury z fotoniczną przerwą zabronioną PBG. Mikro- i nano-fotonika. Metamateriały – podstawy fizyczne i możliwości aplikacyjne. Systemy fotowoltaiczne - parametry modułów i ogniw fotowoltaicznych.
Metody oceny:
2 kolokwia przedmiotowe, 4 kolokwia laboratoryjne i 4 rapory z zajeć laboratoryjnych
Egzamin:
nie
Literatura:
Literatura Instrukcje laboratoryjne i materiały dla studentów zamieszczane w systemie ERES. Ponadto: K. Booth, S. Hill "Optoelektronika", WKŁ 2001 B. Ziętek "Optoelektronika", Wyd. UMK 2005 J. Siuzdak "Wstęp do współczesnej telekomunikacji światłowodowej", 1999 A.W.Domański, "Układy i urządzenia optoelektroniczne", WPW, 1997 G. P. Agrawal "Fiber Optic Communication Systems", 1999 W.F. Wyrębski "Laserowa technika wojskowa", MON 1982
Witryna www przedmiotu:
http://eres.elka.pw.edu.pl/eres/wwersje$.startup?Z_ID_PRZEDMIOTU=ESO&Z_NR_WERSJI=2&Z_CHK=24602
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka ESO_W02
Student posiada podstawową wiedzę na temat organizacji systemów komunikacji światłowodowej i przesyłu danych w wolnej przestrzeni, ich bloków funkcjonalnych oraz parametrów ważnych elementów składowych.
Weryfikacja: kolokwium przedmiotowe, kolokwium laboratoryjne, raport z zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ESO_W03
Student posiada podstawową wiedzę na temat zasady działania optoelektronicznych systemów obrazowania w podczerwieni (noktowizja i termowizja), ich bloków funkcjonalnych oraz kluczowych elementów.
Weryfikacja: kolokwium przedmiotowe
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ESO_W04
Student posiada podstawową wiedzę na temat możliwości wykorzystania właściwości promieniowania świetlnego w zastosowaniach metrologicznych (żyroskop, anemometr laserowy, dalmierze i radary laserowe, interferometryczne metody pomiarów odległości i prędkości liniowej, LIDAR)
Weryfikacja: kolokwium przedmiotowe, kolokwium laboratoryjne, raport z zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ESO_W05
Student posiada podstawową wiedzę na temat systemów fotowoltaicznych, zasady działania i kluczowych parametrów modułów i ogniw fotowoltaicznych.
Weryfikacja: kolokwium przedmiotowe, kolokwium laboratoryjne, raport z zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ESO_W06
Student posiada podstawową wiedzę na temat . właściwości propagacyjnych materiałów o ograniczonej wymiarowości i możliwości ich wykorzystania we współczesnej miro- i nano- optoelektronice (kryształy fotoniczne, metamateriały).
Weryfikacja: kolokwium przedmiotowe
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka kolokwium
Student posiada podstawową wiedzę na temat zasady działania optoelektronicznych systemów zapisu i odczytu danych w pamięciach optycznych, ich bloków funkcjonalnych oraz kluczowych elementów.
Weryfikacja: ESO_W01
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka ESO_U01
Student potrafi opisać zagadnienia związane z programem wykładu i laboratorium.
Weryfikacja: kolokwium przedmiotowe, kolokwium laboratoryjne, raport z zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ESO_U02
Student potrafi: 1. scharakteryzować moduły i ogniwa fotowoltaiczne mierząc ich charakterystyki prądowo-napieciowe, zarówno w standardowych warunkach testowych jak i w innych warunkach termicznych, 2. analizować rozkład temperatur badanej powierzchni za pomocą kamery termowizyjnej.
Weryfikacja: kolokwium laboratoryjne, raport z zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U07, K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ESO_U03
Student potrafi scharakteryzować parametry toru światłowodowego, a w szczególności: 1. zmierzyć właściwości propagacyjne złożonego toru światłowodowego przy użyciu reflektometru i wyznaczyć tłumienności jego poszczególnych części, 2. zbadać zależność tłumienia światłowodu od jego promienia zagięcia, 3. zmierzyć charakterystykę spektralną tłumienności pasywnego i aktywnego włókna światłowodowego przy użyciu analizatora widma.
Weryfikacja: kolokwium laboratoryjne, raport z zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U07, K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka ESO_U04
Student potrafi wykorzystać zjawisko interferencji i dyfrakcji do precyzyjnych pomiarów, a w szczególności: 1. dokonać precyzyjnych pomiarów zmiany odległości używając interferometr Michelsona, 2. zmierzyć średnicę cienkich drutów wykorzystując zjawisko dyfrakcji promieniowania świetlnego, 3. zbadać termiczne zmiany długości rezonatora lasera He-Ne za pomocą przestrajanego interferometru Fabry-Perot.
Weryfikacja: kolokwium laboratoryjne, raport z zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08, K_U07
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka ESO_K01
Student potrafi pracować indywidualnie i w zespole
Weryfikacja: kolokwium przedmiotowe, kolokwium laboratoryjne, raport z zajęć laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe: