- Nazwa przedmiotu:
- Podstawy fotoniki
- Koordynator przedmiotu:
- Michał MALINOWSKI
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Elektronika
- Grupa przedmiotów:
- Przedmioty techniczne
- Kod przedmiotu:
- FOT
- Semestr nominalny:
- 4 / rok ak. 2018/2019
- 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:
- 140
- 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:
- brak uwag
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:
K_W02, K_W06, K_W07, K_W13
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:
K_W13, K_W02, K_W06, K_W07
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:
K_W02, K_W06, K_W07, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
- Charakterystyka FOT_W04
- ma podstawową wiedzę dotyczącą kierunków rozwoju i obszarów zastosowania fotoniki
Weryfikacja: Kolokwium, raporty z laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W13, K_W14
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:
K_U02, K_U04, K_U08, K_U11
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:
K_U02, K_U04, K_U08, K_U11
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:
K_U02, K_U04, K_U08, K_U11
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka FOT_K01
- potrafi pracować indywidualnie i w zespole
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K02, K_K03
Powiązane charakterystyki obszarowe: