Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Mikrosystemy optyczne
Koordynator przedmiotu:
prof. dr hab. Małgorzata Kujawińska, dr inż. Michał Józwik, dr inż. Tomasz Kozacki
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Mechatronika
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
brak
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin bezpośrednich 66, w tym: a) wykłady - 30 b) laboratoria - 15 c) projekty- 15 d) dwa kolokwia - 2 e) konsultacje - 4 2) Praca własna studenta 65, w tym: przygotowanie do laboratoriów - 15 przygotowanie sprawozdań - 15 przygotowanie i weryfikacjaprojektów - 20 raporty z projektów- 15 suma: 131 godz. (5 ECTS)
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1) Liczba godzin bezpośrednich 66, w tym: a) wykłady - 30 b) laboratoria - 15 c) projekty- 15 d) dwa kolokwia - 2 e) konsultacje - 4 suma 66 (2,5 ECTS)
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
O charakterze praktycznym: a) laboratoria - 15 b) projekty- 15 c) konsultacje - 4 przygotowanie do laboratoriów - 15 przygotowanie sprawozdań - 15 przygotowanie i weryfikacjaprojektów - 20 raporty z projektów- 15 suma 99 godz. (4 ECTS)
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Optomechatronika, Podstawy fotoniki, Technika laserowa lub przedmioty o podobnym zakresie programowym
Limit liczby studentów:
12
Cel przedmiotu:
Treści kształcenia:
Wykład: Wprowadzenie: podstawowe definicje i systematyka mikrosystemów i nanosystemów, komercjalizacja, perspektywy rozwoju i zastosowań mikro i nanosystemów. Technologie podłożowe i powierzchniowe: przegląd technologii wytwarzania mikrosystemów, elementów optyki refrakcyjnej i dyfrakcyjnej, optyki planarnej i zintegrowanych struktur fotonicznych. Mikrotechnologie 3D: mikrostereolitografia, obróbka wiązką lasera i jonów. LIGA, technika wytłaczania na gorąco i wtrysku. Przykłady zastosowań. Elementy refrakcyjne i dyfrakcyjne: specyfika elementów mikrooptycznych. Mikrooczewka i macierze mikrosoczewek. Projektowanie elementów DOE. Porównanie mikrooptyki refrakcyjnej i dyfrakcyjnej. Kryształy fotoniczne:podstawy teoretyczne. Kryształy fotoniczne 1D. Teoria Bloch. Pasmo zabronione. Optyka fourierowska struktur okresowych. Kryształy fotoniczne 2D. Efekty nieliniowe. Zastosowania. Elementy światłowodowe i falowodowe: zasady projektowania światłowodów i falowodów dla celów telekomunikacyjnych i czujnikowych: elementy jednodomowe, wielodomowe i fotoniczne. Aktuatory MEMS, zwierciadła i ich pozycjonowanie: aktuatory mikromechaniczne; metody aktuacji, proste konstrukcje mikrosiłowników, silniki rotacyjne, liniowe, przekładnie i łożyska, tarcie. Mechanizmy wielopalczaste, układy rezonansowe, przełączniki RF, mikroinstrumenty mechaniczne proste i złożone. Współpraca aktuatorów z mikrozwierciadłami. Techniki łączenia: integracja podzespołów mikromechanicznych z układami optycznymi i elektronicznymi. Metody łączenia optyki światłowodowej i falowodowej. Techniki klejenia, bondingu i mikropołączeń elektrycznych. Pomiary i badania mikrosystemów: przegląd technik pomiarowych i aparatury. Metody stykowe i optyczne. Badania niezawodnościowe. Przykładowe zastosowania. Nanosystemy: nanostruktury przestrzenne, studnie kwantowe, kropki kwantowe, kryształy fotoniczne, nanoemitery ostrzowe, emitery polowe z nanorurkami węglowymi. Nowe materiały: „smart-materials”. Pomiary i badania nanosystemów: badania własności fizycznych nanocząstek i nanostruktur. Przegląd technik pomiarowych i aparatury. Poznanie najważniejszych urządzeń MEMS/MOEMS, ich architektur, technologii ich wytwarzania i zastosowań. Umiejętność doboru parametrów urządzeń, ich kalibracji i zestawiania systemów fotonicznych. Znajomość specyficznych problemów teoretycznych propagacji i projektowania mikrostruktur optycznych. Laboratorium: Zajęcia wstępne wraz z wykładem wprowadzającym Projektowanie siatek dyfrakcyjnych z użyciem metod: FMM i TEA. Analiza dokładności metod. Projektowanie oraz realizacja i badanie właściwości hologramów syntetycznych i elementów ogniskujących Badania mikrosoczewek z wykorzystaniem metod interferometrycznych. Badanie kształtu i przemieszczeń pozapłaszczyznowych urządzenia MOEMS z wykorzystaniem interferometru Twymana-Greena Prezentacja linii technologicznej mikrosystemów – wycieczka do Instytutu Technologii Elektronowej Projektowanie: Projekt elementu MOEMS: Zadanie w postaci samodzielnego przygotowania konstrukcji mikrooptomechanicznej, propozycji przebiegu procesu technologicznego wytwarzania oraz jego analiza z wykorzystaniem metody MES.
Metody oceny:
Wykład: Zaliczenie na podstawie wyników 2 kolokwiów Laboratorium : Zaliczenie na podstawie zdobytych punktów (ocen) za przygotowanie teoretyczne, wykonanie ćwiczeń i przedstawione sprawozdania. Projektowanie: Zaliczenie na podstawie oceny wykonania projektu
Egzamin:
nie
Literatura:
R. Jóźwicki, Podstawy inżynierii fotonicznej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2006 M.C. Gupta, Handbook of Photonics, CRC Press, New York 1997 B.A.E. Saleh, M.C. Teich, Fundamentals of Photonics, J. Wiley & Sons, Inc. New York 1991 S. Sinzinger, J. Jahns: Microoptics, Wiley-VCH, Berlin 1999 Z. Fortuna, B. Macukow, J. Wąsowski, Metody numeryczne, WNT, Warszawa, 2005 World of Microsystems: materiały z płyty multimedialnej ISBN 2-88238-004-6, 2004 R. Beck, Technologia krzemowa, WN PWN, Warszawa 1991 J. Dziuban, Technologia i zastosowanie mikromechanicznych struktur krzemowych i krzemowo-szklanych w technice mikrosystemów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2002
Witryna www przedmiotu:
vvvvv
Uwagi:
vvvvvv

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka MSO_W01
Zna podstawowe techniki wytwarzania, zasady projektowania i aplikacje mikrosystemów optycznych
Weryfikacja: 2 kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W03, K_W08, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka MSO_U01
Potrafi zaprojektować podstawowe procesy technologiczne oraz metodyke badań wybranych elementów i urzadzeń mikrooptyki
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń w laboratorium i projektu
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U11, K_U13, K_U14, K_U15, K_U16
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW.o, I.P7S_UK, P7U_U, III.P7S_UW.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka MSO_K01
Potrafi pracować w zespole i kierować jego praca
Weryfikacja: Realizacja kompleksowego cwiczenia laboratoryjnego i projektu
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K01, K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_K, I.P7S_KK, I.P7S_KO, I.P7S_KR