Detail předmětu

Nelinearní optika

FSI-TNEAk. rok: 1999/2000

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.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

prof. RNDr. Pavel Chmela, DrSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

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.

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.

Učební cíle

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.

Základní literatura

R.W. Boyd: Nonlinear Optics, 4th Edition, Academic Press, 2020. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2301-5 magisterský

    obor , 1. ročník, letní semestr, volitelný
    obor , 1. ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

28 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Pavel Chmela, DrSc.

Osnova

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

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Pavel Chmela, DrSc.

Osnova

Ve cvičeních jsou řešeny typické úlohy na procvičování odpřednášené látky.