Nelinearní optika (FSI-TNE)

Akademický rok 1999/2000
Garant: prof. RNDr. Pavel Chmela, DrSc.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu Nelineární optika je seznámit studenty se základními jevy
nelineární optiky, včetně klasických elektrooptických a magnetooptických
jevů, a jejich fenomenologickým popisem vycházejícím z Maxwellových
rovnic do nichž se zavádějí nelineární polarizace prostředí.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti získají přehled o základních nelineárních optických jevech a
jejich potenciálním využití v moderní optice a fotonice. Naučí se
popisovat fenomenologicky jednotlivé jevy nelineární optiky včetně řešení
soustav příslušných vzájemně svázaných diferenciálních rovnic,
v aproximaci nelineární interakce monochromatických rovinných vln. Seznámí
se rovněž se základy tenzorového počtu, výpočtem efektivních susceptibilit
a synchronizačních směrů v anizotropních krystalech.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Nelineární optika se zabývá interakcí vysoce intenzívních záření v hmotném
prostředí. Při průchodu intenzívních (laserových) záření látkou může
docházet k přelévání energie z některých frekvenčních složek do jiných
frekvenčních složek optického pole (např. generace druhé harmonické,
součtové nebo rozdílové frekvence) nebo se mohou měnit optické koeficienty
látky (index lomu, koeficient absorbce). Nelineární optické jevy nacházejí
velmi široké využití pro konstrukci laditelných generátorů koherentního
záření, v netradičních spektroskopických metodách (stimulovaný Ramanův a
Brillouinův rozptyl), v adaptivní optice a v optoelektronice (konjugace
fáze, optická bistabilita, fotorefraktivní jev) a v celé řadě dalších
odvětví moderní optiky a fotoniky.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínkou udělení zápočtu je prezence ve cvičeních a zvládnutí
matematického aparátu potřebného pro popis nelineárních optických
interakcí. Individuální kontrola přípravy studentů na jednotlivá cvičení
je prováděna průběžně.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení odborného základu  14 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Základní charakteristiky anizotropního prostředí. Dvojlomné optické
elementy a jejich aplikace.
2. Nelineární polarizace dielektrika - tenzory nelineárních susceptibilit
a jejich vlastnosti
3. Lorentzovský model disperze nelineárních susceptibilit. Efektivní
susceptibilita.
4. Klasické elektrooptické a magnetooptické jevy a jejich aplikace.
5. Fenomenologický popis nelineární optické interakce monochromatických
vln.
6. Generace druhé harmonické, součtové a rozdílové frekvence.
7. Metody synchronizace fází. Parametrická generace světla.
8. Optická rektifikace.
9. Kerrovské nelinearity - samofokusace a samokanalizace laserového
záření.
10. Generace třetí harmonické. Vícefotonová absorbce.
11. Optická bistabilita.
12. Spontánní a stimulovaný Ramanův rozptyl.
13. Spontánní a stimulovaný Brillouinův rozptyl.
14. Optické solitony
    Cvičení odborného základu Ve cvičeních jsou řešeny typické úlohy na procvičování odpřednášené látky.
Literatura - základní:
1. R.W. Boyd: Nonlinear Optics, 4th Edition, Academic Press, 2020.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Přesná mechanika a optika -- kl 3 Volitelný 2 1 L
M2301-5 prezenční studium Fyzikální inženýrství -- kl 3 Volitelný 2 1 L