Konstrukce přístrojů II (FSI-TK2)

Akademický rok 2019/2020
Garant: prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Seznámení s pokrokem v laserové technice a s moderními aplikacemi laserů v oblasti měření fyzikálních veličin, v oblasti technologické a medicině, včetně předvedení konkrétních aplikací.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti se seznámí nejen s teorií tohoto oboru přístrojové techniky, ale řadu aplikací uvidí ve funkci. Účelem druhé části kursu je, aby byli připraveni na technické řešení problémů spojených s vlastní aplikací laserů.
Prerekvizity:
Elektronová teorie pevných látek, teorie volných elektronů, pásový model,
polovodiče, p-n přechod, interakce světla s pevnou látkou, Dopplerův
jev, elektormagnetické vlny, Maxwellovy rovnice, vlnová rovnice, odraz a
lom, totální odraz, polarizované a nepolarizované světlo, interference
světla.
Obsah předmětu (anotace):
Stavba laseru, teorie rezonátoru a aktivního prostředí, vlastnosti záření (koherence, šíření světla, teorie aktivního prostředí), přeladitelné lasery - lineární spektroskopie, nelineární efekty, lasery barvivové. Koherentní lasery - konstrukce (He-Ne), energetické hladiny, šířka čáry, modová struktura. Aplikace koherentních laserů - interferenční měření geometrických veličin, metrologie a normál délky, kalibrace interferometrů. Aplikace koherentních laserů - chytání mikroobjektů, argonový laser, optický tunelovací mikroskop. Lasery polovodičové - typy, optické vlastnosti, aplikace, vláknová optika, čtečka čárových kódů, LIDAR atd. Pulsní lasery (Nd:YAG), medicínské aplikace, generace velmi krátkých pulsů. Výkonové lasery - CO2, aplikace v technologii obrábění, ev. v chirurgii. Návštěva pracovišť na ÚPT-AVČR a v Technologickém centru.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
V polovině semestru písemný test z teoretické části kurzu, v závěru hodnocení konstrukčního řešení předloženého úkolu v rámci kolokvia.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 1 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška Stavba laseru, teorie rezonátoru a aktivního prostředí.
Přeladitelné lasery, spektroskopie, nelineární efekty.
Koherentní lasery - konstrukce, modová struktura, šířka čáry.
Aplikace koherentních laserů pro měření geometrických veličin.
Polovodičové lasery -typy, optické vlastnosti, aplikace.
Pulsní lasery - YAG, aplikace v lékařství, generace krátkých pulsů.
Výkonové lasery - CO2, aplikace v technologii obrábění a v chirurgii.
    Cvičení s počítačovou podporou Stavba laseru, teorie rezonátoru a aktivního prostředí
Přeladitelné lasery, spektroskopie, nelineární efekty
Koherentní lasery - konstrukce, modová struktura, šířka čáry
Aplikace koherentních laserů pro měření geometrických veličin
Polovodičové lasery -typy, optické vlastnosti, aplikace
Pulsní lasery - YAG, aplikace v lékařství, generace krátkých pulsů
Výkonové lasery - CO2, aplikace v technologii obrábění a v chirurgii, reálné předvedení aplikace v Technologickém
centru

Návrh, konstrukce a celkové řešení opticko mechanické části plynového laseru.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-FIN-P prezenční studium --- bez specializace -- kol 4 Povinně volitelný 2 1 L
M2A-P prezenční studium M-PMO Přesná mechanika a optika -- kol 4 Povinný 2 1 L