Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Podstawy fotoniki
Koordynator przedmiotu:
Michał Malinowski
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - podstawowe
Kod przedmiotu:
FOT
Semestr nominalny:
1 / 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
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawowa znajomość fizyki
Limit liczby studentów:
50
Cel przedmiotu:
-zapoznanie studentów z podstawami fizycznymi działania elementów i przyrządów fotonicznych, zjawisk towarzyszących generacji, detekcji, modulacji i propagacji promieniowania z zakresu optycznego, -zwrócenie uwagi na właściwości i specyfikę światła jako podstawowego nośnika informacji, szczególnie dla potrzeb telekomunikacji światłowodowej i optycznego przetwarzania i magazynowania informacji oraz na aplikacje wynikające z oddziaływania promieniowania z materią
Treści kształcenia:
- wstęp; relacje pomiędzy optyką geometryczną, falową, elektromagnetyczną i kwantową (2 godz.) - generacja i otrzymywanie promieniowania; wychodząc z założeń mechaniki kwantowej przedstawienie źródeł promieniowania niespójnego (ciała doskonale czarnego) i promieniowania spójnego (emisji wymuszonej). Porównanie właściwości promieniowania spójnego i niespójnego. Porównanie i omówienie zasady działania i właściwości wybranych źródeł promieniowania; źródła żarowego, luminescencyjnego, lasera półprzewodnikowego i lasera jonowego (6 godz.) - propagacja światła; omówienie propagacji promieniowania w wolnej przestrzeni i w strukturach ograniczonych. Światłowody planarne i włókniste jako linie przesyłowe sygnałów optycznych i optoelektroniczne elementy czynne. Urządzenia półprzewodnikowe w zintegrowanych układach optoelektronicznych. Parametry torów światłowodowych, zastosowania, przykłady. (6 godz.) - przetwarzanie i modulacja; specyfika zakresu optycznego. Omówienie modulacji amplitudy, fazy, częstotliwości i polaryzacji promieniowania. Przedstawienie w opisie falowym i fotonowym zjawisk nieliniowych (efekt Pockelsa i Kerra, mieszanie częstotliwości i efekty wielofotonowe) i ich wykorzystania w optycznych układach telekomunikacyjnych i informatycznych. Podstawy holografii i optyki fourierowskiej. Przedstawienie możliwości miniaturyzacji, sprawności, szybkości działania i żywotności tych urządzeń. (6 godz.) - detekcja promieniowania; zjawiska fotoelektryczne, fotowoltaiczne i fototermiczne. Podstawy fotometrii. Podstawowe parametry detektorów; pasmo, szumy, detekcyjność, czułość spektralna. Omówienie wybranych detektorów promieniowania : fotorezystor, fotodioda, fotopowielacz. Liczniki kwantowe (scyntylacyjne) jako przykłady optoelektronicznych detektorów promieniowania podczerwonego i przenikliwego. (6 godz.) - zagadnienia związane z współczesnymi aplikacjami i perspektywami rozwoju systemów optoelektronicznych w telekomunikacji i informatyce. Inna grupa zagadnień związanych z wykorzystaniem oddziaływania promieniowania z materią zostanie przedstawiona na przykładzie zastosowań laserów w procesie produkcji półprzewodnikowych układów scalonych oraz zastosowań laserów w medycynie. (4 godz.)
Metody oceny:
Dwa kolokwia w trakcie semestru oraz oceny z laboratoriów.
Egzamin:
nie
Literatura:
B. Ziętek „Optoelektronika” B. Salech „Fundamentals of photonics” H. Haken „Światło - fale, fotony, atomy” C. Kittel „Wstęp do fizyki ciała stałego” J. Petykiewicz „Optyka falowa” J. Petykiewicz „Podstawy fizyczne optyki scalonej” J. Helsztyński „Modulacja światła spójnego” F. Kaczmarek „Wstęp do fizyki laserów” J.I. Pankove „Zjawiska optyczne w półprzewodnikach” R. Feynman „Wykłady z fizyki T1/2” A. Kujawski, P. Szczepański „Lasery - podstawy fizyczne”
Witryna www przedmiotu:
-
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka FOT_W01
ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki, technologii oraz charakteryzacji materiałów, struktur i przyrządów fotonicznych
Weryfikacja: Kolokwium, raporty z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka FOT_W02
ma podstawową, uporządkowaną wiedzę w zakresie działania przyrządów i elementów fotonicznych
Weryfikacja: Kolokwium, raporty z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka FOT_W03
ma uporządkowaną wiedzę w zakresie podstawowych praw, zjawisk i procesów fizycznych dotyczących propagacji światła w światłowodach
Weryfikacja: Kolokwium, raporty z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka FOT_W04
ma podstawową wiedzę dotyczącą kierunków rozwoju i obszarów zastosowania fotoniki
Weryfikacja: Kolokwium, raporty z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka FOT_U01
potrafi przedstawić główne założenia, pojęcia i formalizmy optyki geometrycznej, falowej i korpuskularnej oraz zilustrować je przykładami zjawisk
Weryfikacja: Kolokwia, sprawdziany i wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka FOT_U02
potrafi sformułować warunki oraz określić specyfikę uzyskania emisji, wzmocnienia i generacji promieniowania w różnego typu ośrodkach, gazowych, cieczowych, dielektrycznych i półprzewodnikowych
Weryfikacja: Kolokwia, sprawdziany i wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka FOT_U03
potrafi przedstawić i omówić przykłady wykorzystania promieniowania laserowego w układach i systemach technologicznych, teletransmisyjnych, pamięciowych i logicznych
Weryfikacja: Kolokwia, sprawdziany i wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka FOT_K01
potrafi pracować indywidualnie i w zespole
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe: