Základy fotoniky

Sylabus

1. Základy laserové fyziky

Einsteinovy koeficienty spontánních a indukovaných přechodů a relace mezi nimi (střední zářivá doba, zářivé a nezářivé přechody, střední doba života stavu, kvantová účinnost).

Zesílení světla indukovanou emisí, laserový zesilovač, inverzní obsazení hladin a způsoby jeho dosažení (2,3 a 4-hladinový systém).

Optické rezonátory. Gaussovské svazky.

Vlastnosti výstupního záření laserů (divergence, spektrální složení, časová délka impulzu, laditelnost, polarizace, energie a výkon).

Příklady aktivních prostředí laserů. Mody laseru a jejich selekce. Režimy laserů: kontinuální, impulzní, modová synchronizace. Důležité laserové systémy. 2. Nelineární optika

Původ a podmínky pozorování NLO jevů.

Příklady některých NLO jevů 2. a 3. řádu (generování 2. harmonické frekvence, autofokusace, fázová konjugace, optická bistabilita, dvoufotonová absorpce) a jejich využití. 3. Statistické a koherenční vlastnosti optických polí

Optická intenzita, časová koherence a spektrum, koherenční doba a délka, prostorová koherence, vzájemná intenzita, koherenční plocha.

Podélná koherence částečně koherentního rovinného a kulového vlnění, prostorová a spektrální filtrace.

Fourierovy spektrometry. 4. Fourierovská optika

Prostorová frekvence rovinné vlny. Rozklad na rovinné vlny různých prostorových frekvencí (dvourozměrná Fourierova transformace).

Optická Fourierova transformace - realizace v dalekém poli a pomocí čočky, prostorová filtrace obrazu.

Funkce impulzové odezvy a přenosová funkce lineárního systému, mezní frekvence při šíření ve volném prostoru. 5. Holografie

Princip a realizace hologramu a rekonstrukce vlnoplochy.

Tenký a objemový hologram.

Využití holografie. 6. Základy optické komunikace.

Vedení světelných vln. Mody. Útlum. Disperze.

Typy optických vláken a optických vlnovodů.

Elektrooptické a akustooptické modulátory.

Zdroje a detektory pro optické komunikace. Způsoby modulace, multiplexování a vazby.

Anotace

Přednáška rozšiřuje znalosti získané v úvodním kurzu optiky o základy laserové fyziky, nelineární optiky, statistických a koherenčních vlastností světla, fourierovské optiky, holografie a optických komunikací. Důraz je kladen na získání znalostí potřebných k pochopení základných fyzikálních principů a na praktické aplikace.