Inženýrská optika (FSI-TIO)

Akademický rok 2019/2020
Garant: prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kurzu je vytvořit ucelený přehled o poznatcích koherenční optiky.
Úkolem kurzu je seznámit studenty se současnými aplikacemi moderní otpiky: laserová anemometrie, vytyčování přímek a rovin pomocí laserů, elektrooptické a akustooptické modulátory a deflektory, nedestruktivní metody kontroly a diagnostiky, přenos a zpracování optických informací.
Výstupy studia a kompetence:
Trajektorie světla v gradientním prostředí. 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. Holografická interferometrie. Speckle interferometrie. Koherentní optické korelátory.
Prerekvizity:
Znalosti a dovednosti z teorie elektromagnetického pole, geometrické optiky, vlnové optiky a základních metod optických měření.
Obsah předmětu (anotace):
Inženýrská optika se zabývá aspekty optiky a vychází z užití výsledků moderní optiky k řešení inženýrských problémů. Obsah předmětu je zaměřen na následující problematiku: přenos a zpracování optických informací, prvky speciálních měřicích optických soustav, nedestruktivní měřicí metody, holografii, optickou korelaci a prostorovou filtraci, krystalooptiku, elektrooptické a akustooptické prvky, lasery a jejich vybrané aplikace.
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 je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:
Písemná zkouška - řešení zadaných problémů.
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. povinná                  
    Cvičení  7 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška Šíření světla v nehomogenním prostředí. Rovnice eikonálu.
Vlnovodná optika. Mody vlnovodu.
Vláknová optika. Vlákna se stupňovitou a gradientní změnou indexu lomu.
Maticová reprezentace šíření paprsku optickou soustavou.
Koherence světla. Časová a prostorová koherence.
Fyzikální princip činnosti laserů. Optické rezonátory. Typy laserů.
Gaussovský svazek. Vlastnosti. Volné šíření a transformace optickou soustavou.
Vybrané aplikace laserů: interferometrie, anemometrie, vytyčování přímek a rovin.
Nedestruktivní metody kontroly a diagnostiky: Holografická interferometrie. Koherentní zrnitost. Vizualizace fázových objektů (tomografie).
Krystalooptika. Popis polarizace světla Jonesovými vektory. Elektrooptika a akustooptika.
Moiré.
    Laboratorní cvičení Koherenční délka He-Ne laseru.
Laserinetrferometr.
Aplikace laserů.
Laserová mikrointerferometrie.
Polarizace světla.
Výpočtové operace pomocí světla.
    Cvičení Výpočet trajektorie světla v gradientním prostředí.
Použití maticové reprezentace k výpočtu šíření světla optickou soustavou.
Výpočet koherenční délky ze spektrálních charakteristik záření.
Výpočet charakteristik gaussovského svazku. Transformace gaussovského svazku.
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.
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  
M2A-P prezenční studium M-FIN Fyzikální inženýrství a nanotechnologie -- zá,zk 6 Povinný 2 2 Z
M2A-P prezenční studium M-PMO Přesná mechanika a optika -- zá,zk 6 Povinný 2 2 Z
M2I-P prezenční studium M-VAS Výroba automobilových světel a technických svítidel -- zá,zk 6 Povinný 2 2 Z