Inženýrská optika (FSI-TIO)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Pavel Pořízka, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kurzu je vytvořit ucelený přehled o poznatcích spojených s laserovou technologií. Úkolem kurzu je seznámit studenty se základy teorie laserů, popisu laserového svazku, způsobu generace laserového záření a jeho zesílení. Dále se předmět zaměřuje na popis jednotlivých typů laserů a jejich využití v moderních aplikacích, od výzkumu po průmyslové a klinické aplikace.
Výstupy studia a kompetence:

Vztah mezi koherenční délkou a spektrální šířkou záření. Fyzikální princip činnosti laserů. Volné šíření a transformace gaussovského svazku. Optická anizotropie. Využití elektrooptického a akustooptického jevu. 
Prerekvizity:
Znalosti a dovednosti z teorie elektromagnetického pole, geometrické optiky, vlnové optiky a základních metod optických měření.
Obsah předmětu (anotace):

Předmět Inženýrská optika je zaměřen na úvod do problematiky zdrojů laserového záření, jejich základních typů a možností využití. Tematicky předmět prochází základy radiometrie a fotometrie a maticová reprezentace šíření paprsku optickou soustavou. Následně se zabývá Gaussovskými svazky, jejich popisem a teorií vzniku v rezonátorech. Hlavní těžiště předmětu je pak v samotných laserových rezonátorech a zesilovačích, popisu jednotlivých typů laserů a jejich využití v moderních aplikacích.
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. Výuka může být doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:
Písemný zápočet - test z probrané látky ve cvičení.
Ústní zkouška - rozprava nad zvolenými tématy.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Aktivní účast ve cvičeních. Forma nahrazování: Vypracování pojednání (esejí) na zadaná témata.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  6 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení  7 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška

- radiometrie a fotometrie;
- maticová reprezentace šíření paprsku optickou soustavou;
- koherence světla časová a prostorová;
- Gaussovský svazek, teorie a vlastnosti;
- volné šíření Gaussovského svazku a jeho transformace optickou soustavou;
- optické rezonátory, zisk a ztráty, a laserové zesilovače;
- fyzikální princip činnosti laserů;
- typy laserů a jejich vybrané aplikace;
- využití elektrooptiky a akustooptiky v laserových zdrojích.
    Laboratorní cvičení

Výuka laboratorních cvičení neprobíhá.
    Cvičení

Použití maticové reprezentace k výpočtu šíření světla optickou soustavou.
Výpočet koherenční délky ze spektrálních charakteristik záření.
Výpočet charakteristik Gaussovského svazku and its transformace.


Výpočet stability rezonátoru.


Výpočet parametrů elektrooptického modulátoru světla a akustooptického deflektoru světla.
Literatura - základní:
1. SALEH, Bahaa E. A. a M. C. TEICH. Fundamentals of photonics. New York: Wiley, c1991. ISBN 978-047-1839-651.
2. HITZ, C. B., J. J. EWING a J. HECHT. Introduction to laser technology. 4th ed. Hoboken: John Wiley, c2012. ISBN 04-709-1620-6.
4. KOECHNER, W. a M. BASS. Solid-State Lasers, a graduate text. New York: Springer, c2002. ISBN 0-387-95590-9.
5.

SIEGMAN, A.E. Lasers. University Science Books, c1986. ISBN 0935702113.
6.

JELÍNKOVÁ, H. Lasers for Medical Applications. 1st edition. Woodhead Publishing, c2013. ISBN 9780857092373.
Literatura - doporučená:
4. LIŠKA, M.: Optické sešity. (Texty k přednáškám.) Brno: VUT 2014/2015.
5. MALACARA, D., THOMPSON, B. J.: Handbook of optical engineering. New York: MARCEL DEKKER, 2001. 978 p.
6. RASTOGI, P.K., INAUDI, D.: Trends in optical nondestrucvtive testing and inspection. Amsterdam: Elsevier, 2000. 633 p.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-PMO-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 7 Povinný 2 2 Z
N-FIN-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 7 Povinný 2 1 Z
N-STG-P prezenční studium MTS Moderní technologie osvětlovacích soustav -- zá,zk 7 Povinný 2 2 Z