Detail předmětu

Fotonika a optické komunikace

FEKT-MFOKAk. rok: 2011/2012

Definice pojmu fotonika a příbuzné obory, dějiny optiky a optických komunikací, výhody a nevýhody optických komunikací, rozdělení optických komunikačních systémů podle místa působení.
Základní fyzikální veličiny ve fotonice, popis fotonů, EM mody, polarizace, Jonesovy matice.
Popis prostředí, ve kterém se šíří optické svazky, nelineární jevy.
Optické čočky, filtry, beamsplittery, zrcadla, mřížky.
Proces vyzařování, LED, laserové diody, lasery, proces fotodetekce, PIN, APD.
Vlastnosti optických vláken, optovláknové zesilovače.
Statistické a stacionární parametry v optických systémech, energetická bilance, modulace.
Návrh optovláknového spoje, WDM, využití optických vláken.
Atmosférické přenosové prostředí, útlum, turbulence, refrakce, šumy.
Návrh optického bezkabelového spoje, útlum šířením, zesílení na přijímací optice.
Koherentní a nekoherentní optické komunikace, topologie optických sítí.
Vícesegmentové vysílače a přijímače, hybridní systémy FSO/RF, UV rozptyl.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Výsledky učení předmětu

Studenti se seznámí s optickými bezkabelovými a vláknovými spoji a jejich konkrétním návrhem. Získají objektivní náhled na problematiku optických sítí a konkrétní představu o součinnosti optických a rádiových spojů. V laboratorních cvičeních se prakticky seznámí se základními aplikacemi fotoniky a optických komunikací.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia a platné přezkoušení pro kvalifikaci pracovníků pro samostatnou činnost (ve smyslu §6 Vyhlášky).

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnotí se: 1 test, 5 laboratorních protokolů a 1 individuální projekt. Zkouška je písemná.

Osnovy výuky

1. Systémové aspekty fotoniky
2. Fotonová optika
3. Nelineární optika
4. Optické čočky a komponenty
5. Optické vysílače a přijímače
6. Optické vláknové zesilovače
7. Základy optických komunikací
8. Návrh optického vláknového spoje
9. Optické bezkabelové spoje
10. Návrh optického bezkabelového spoje
11. Fotonické sítě
12. Budoucnost optických komunikací
13. Odevzdání projektu

Učební cíle

Cílem tohoto předmětu je seznámit studenty s horizontálními, vertikálními i indoor optickými komunikačními systémy, jejich jednotlivými komponenty a konkrétním využitím. Studenti se naučí navrhovat optické vláknové i bezkabelové spoje. Součástí výuky je i seznámení se s využitím optických solitonů při optických přenosech, zesilujícími i nezesilujícími optickými vlákny a vlnovým multiplexem (WDM). Bude také probíraná budoucnost optických komunikací.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

WILFERT,O. Optoelektronika. Skripta. UREL VUT v Brně, Brno 2002, ISBN 80-214-2264-5 (CS)
WILFERT,O. Optoelektronika. Elektronický učební text. UREL VUT v Brně, Brno 2002, REL 023 (CS)

Doporučená literatura

SALEH, B. E. A., TEICH, M. C. Základy fotoniky 1-4. Matfyzpress, Praha 1994 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-EST , 2. ročník, zimní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Systémové aspekty fotoniky
2. Fotonová optika
3. Nelineární optika
4. Optické čočky a komponenty
5. Optické vysílače a přijímače
6. Optické vláknové zesilovače
7. Základy optických komunikací
8. Návrh optického vláknového spoje
9. Optické bezkabelové spoje
10. Návrh optického bezkabelového spoje
11. Fotonické sítě
12. Budoucnost optických komunikací
13. Odevzdání projektu

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Počítačové řešení modů optického vlákna a návrh laserového kolimátoru
Energetická bilance vnitřní bezkabelové optické linky
Měření na modelu WDM
Studium polarizace záření He-Ne laser
Měření na modelu homodynního optického detektoru