Detail předmětu

Kvantová a laserová elektronika

FEKT-MPC-KVEAk. rok: 2023/2024

Studenti se seznámí se základními postuláty kvantové mechaniky, Schrödingerovou rovnicí, vlnovou funkcí, principem neurčitosti, statistickou termodynamikou, vzájemným působením záření a látky, základními vlastnostmi laserového záření, principem funkce a vlastnostmi laserů, detekcí laserového záření, účinky laserového záření na lidský organismus a využitím laserů v lékařství, průmyslu a telekomunikacích. Studenti získají přehled o elektromagnetické spektroskopii a elektronové a optické mikroskopii. V individuálním projektu studenti budou řešit konkrétní aplikace laseru.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Lucie Hudcová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnotí se: 2 nepovinné testy (až 10 bodů za oba testy), nepovinný projekt (maximálně 5 bodů), 5 povinných laboratorních úloh (až 20 bodů, minimálně je potřeba získat 10 bodů). Zkouška má povinnou písemnou část (až 50 bodů, minimálně je potřeba získat 20 bodů) a nepovinnou ústní část (až 15 bodů).  Obsah zkoušky odpovídá anotaci předmětu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy kvantové a laserové elektroniky, kvantovou teorií a statistickou termodynamikou, objasnit interakci záření a látky, ukázat speciální vlastnosti laserového záření a vysvětlit princip funkce laserů. Dalším cílem je seznámit studenty s druhy laserů, jejich parametry a použitím, rozebrat účinky laserového záření na lidský organismus a ukázat využití laserů v lékařství, průmyslu a telekomunikacích. Studenti se také seznámí s principem elektromagnetické spektroskopie, elektronovou a optickou mikroskopií a pokročilými fotonickými systémy.
Absolvent předmětu bude schopen: (a) popsat základní principy kvantové teorie a statistické termodynamiky; (b) popsat interakci záření a látky; (c) vysvětlit princip funkce laseru; (d) porovnat jednotlivé druhy laserů a diskutovat jejich výhody a nevýhody; (e) popsat účinky laserového záření na lidský organismus; (f) vyjmenovat a popsat využití laserů v praxi; (g) popsat a vysvětlit principy elektromagnetické spektroskopie; (h) popsat princip funkce a porovnat elektronové a optické mikroskopy.

Základní literatura

WILFERT, O. Kvantová a laserová elektronika. Učební text. UREL VUT v Brně, Brno 2012. (CS)
SALEH, Bahaa E. A a Malvin Carl TEICH. Základy fotoniky. Praha: Matfyzpress, 1994. ISBN 80-85863-00-6. (CS)

Doporučená literatura

Murphy, D., B., Davidson, M., W. Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imaging. Wiley-Blackwell, 2012. 978-0471692140. (EN)

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-AUD magisterský navazující

    specializace AUDM-ZVUK , libovolný ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program MPC-BIO magisterský navazující, libovolný ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MPC-EEN magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MPC-EAK magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MPC-MEL magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MPC-TIT magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MPC-EKT magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Lucie Hudcová, Ph.D.

Osnova

1. Historie kvantové a laserové elektroniky.
2. Elementární částice a jejich vlastnosti.
3. Struktura hmoty a statistická termodynamika.
4. Interakce záření a látky.
5. Optické rezonátory.
6. Teorie laseru.
7. Teorie laserových diod a LED.
8. Plynové, pevnolátkové a kapalinové lasery.
9. Vláknové a polovodičové lasery.
10. Elektromagnetická spektroskopie.
11. Elektronová a optická mikroskopie.
12. Pokročilé fotonické systémy.
13. Aplikace laserové a kvantové elektroniky. 

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Lucie Hudcová, Ph.D.

Osnova

    1. Index lomu prostředí, statistická analýza
    2. Optická intenzita, optický výkon
    3. Polarizace optického záření
    4. Jevy v kvantové a laserové elektronikce
    5. Elementární částice
    6. Statistická termodynamika
    7. Návrh rezonátoru 1
    8. Návrh rezonátoru 2
    9. 3H lasery
    10. 4H lasery
    11. Laserové diody a LED
    12. Fotonické systémy
  

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Peter Barcík, Ph.D.
doc. Ing. Lucie Hudcová, Ph.D.

Osnova

1 Měření energetických vlastností záření polovodičového laseru
2 Měření vlnové délky laserového záření
3 Měření šířky laserového svazku a poloměru křivosti vlnoplochy laserového svazku
4 Měření světelné charakteristiky laserové diody a LED
5 Bezpečnost práce při manipulaci se zdroji laserového záření

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz