| Akademický rok 2020/2021 |
| Garant: | prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. | |||
| Garantující pracoviště: | ÚFI | |||
| 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. |
|||
| Literatura - základní: | ||||
| 1. Harna, Z.: Přesná mechanika. | ||||
| 2. Keprt, E.: Teorie optických přístrojů I,II | ||||
| 3. Havelka, B.: Geometrická optika II | ||||
| 4. Glézl, Š.-Kamarád, J.-Slimák, I.: Presná mechanika | ||||
| 5. Van Hell,AC.s.: Advanced Optical Techniques | ||||
| 6. Yoder, P.: Mounting optics in optical instruments, SPIE Bellingham, 2008 | ||||
| 7. Edwards, K., McKee R.: Fundamentals of mechanical component design, McGraw-Hill, 1991. | ||||
| 8. Tryliński, W.: Fine mechanisms and precision instruments: principles of design. Pergamon, 1971. | ||||
| 9. Wilson T. (1994) Confocal Microscopy. In: Yacobi B.G., Holt D.B., Kazmerski L.L. (eds) Microanalysis of Solids. Springer, Boston, MA | ||||
| 10. TÖRÖK, Peter; KAO, Fu-Jen (ed.). Optical imaging and microscopy: techniques and advanced systems. Springer, 2007. | ||||
| Literatura - doporučená: | ||||
| 1. Harna, Z.: Přesná mechanika. | ||||
| 2. Keprt, E.: Teorie optických přístrojů I,II | ||||
| 3. Glézl, Š.-Kamarád, J.-Slimák, I.: Presná mechanika | ||||
| 4. Wilson T. (1994) Confocal Microscopy. In: Yacobi B.G., Holt D.B., Kazmerski L.L. (eds) Microanalysis of Solids. Springer, Boston, MA | ||||
| 5. TÖRÖK, Peter; KAO, Fu-Jen (ed.). Optical imaging and microscopy: techniques and advanced systems. Springer, 2007. | ||||
| Zařazení předmětu ve studijních programech: | |||||||||
| Program | Forma | Obor | Spec. | Typ ukončení | Kredity | Povinnost | St. | Roč. | Semestr |
| M2A-P | prezenční studium | M-PMO Přesná mechanika a optika | -- | kol | 4 | Povinný | 2 | 1 | L |
| N-FIN-P | prezenční studium | --- bez specializace | -- | kol | 4 | Povinně volitelný | 2 | 1 | L |
Vysoké učení technické v Brně
Fakulta strojního inženýrství
Technická 2896/2,
616 69 Brno
IČ 00216305
DIČ CZ00216305
+420 541 141 111
+420 726 811 111 – GSM O2
+420 604 071 111 – GSM T-mobile