Osoba odpowiedzialna za przedmiot: dr inż. Marcin Kaczkan

 

Streszczenie
Wykłady mają pokazać praktyczne wykorzystanie własności promieniowania elektromagnetycznego, poznane przez studentów na przedmiocie Podstawy Fotoniki. Celem wykładu jest przedstawienie i omówienie powszechnie stosowanych systemów optoelektronicznych. Dodatkowo studenci zapoznają się z rozwiązaniami inżynierskimi umożliwiającymi osiągnięcie założonych parametrów systemu. Ponieważ dla większości studentów będzie to ostatni kontakt z optoelektroniką celem wykładu jest umożliwienie zdobycia podstawowej wiedzy z zakresu szerokiego spektrum zastosowań optoelektroniki. Studenci pragnący pogłębić i uszczegółowić swą wiedzę na temat zagadnień związanych z optoelektroniką, mogą uczęszczać na przedmioty ZPFO, ZOUL, OZT, WLŚ etc. Przedmiot ESO jest swego rodzaju łącznikiem między wiedzą uzyskaną na wykładach z Podstaw Fotoniki a przedmiotami bardziej specjalistycznymi. Jednocześnie dodatkowo przedstawia on praktyczne aspekty systemów optoelektronicznych.

Treść wykładu
Wprowadzenie (4 h). Porównanie transmisji sygnału optycznego i elektrycznego, elementy objętościowe i falowodowe. Propagacja fali w strukturach o ograniczonej wymiarowości, systematyka i charakteryzacja systemów optoelektronicznych. Integracja i konwergencja fotoniki z innymi naukami, technikami i usługami. Medyczne i biologiczne zastosowania optoelektroniki. Optyczne struktury periodyczne, siatki Bragga, struktury z fotoniczną przerwą zabronioną PBG. Mikro- i nano-fotonika.
Systemy optycznej komunikacji bezprzewodowej (4h). Definicja łącza optoelektronicznego. Omówienie rozwiązań elektronicznych, scalone wielofunkcyjne nadajniki sygnałów. System transmisji optycznej w wolnej przestrzeni FSO (Free Space Optics). Optoelektroniczny system transmisji danych IrDA (Infrared Data Association). Transmisja z zastosowaniem kodowania RC5. Modulacja fazowa częstotliwości nośnej. Szczegółowe omówienie warstwy fizycznej. Tryby pracy łącza SIR i FIR. Definicja węzła sieci i portów optycznych. Typowa aplikacja łącza, schemat funkcjonalny układu nadawczo-odbiorczego.
Systemy komunikacji światłowodowej (4 h). Wprowadzenie do systemów komunikacji światłowodowej, klasyfikacja systemów telekomunikacji światłowodowej. System ze zwielokrotnieniem w dziedzinie długości fali (WDM) i jego elementy składowe. Nadajniki i odbiorniki do zastosowań w systemach WDM. Elementy bierne i aktywne torów telekomunikacji światłowodowej. Wzmacniacze optyczne (SOA, REDFA, RFA). Kierunki rozwoju współczesnych systemów światłowodowych. Systemy FTTH.
Systemy wizyjne w podczerwieni (5 h). Noktowizja, definicja, krótka historia powstania systemu i pierwsze użycie. Zasada uzyskiwania obrazów optycznych w noktowizorze. Budowa i funkcje poszczególnych elementów. Przetwornik optoelektroniczny z powieleniem elektronowym - budowa, działanie i zasada uzyskania wzmocnienia. Termowizja, definicja termowizji, odkrycie promieniowania podczerwonego i krótka historia powstania systemu. Charakterystyka transmisji atmosfery, pasma absorpcji. Detektory promieniowania elektromagnetycznego w zakresie podczerwieni. Budowa i zasada działnia wielozakresowych detektorów QWIP. Matryce termiczne FPA i detektorów QWIP. Przykłady zastosowań termowizji.
Optoelektroniczne elementy i układy czujnikowe (4 h). Podział czujników światłowodowych, czujniki z modulacją wewnętrzną i zewnętrzną. Budowa i działanie czujnika przesunięcia, siły nacisku, ciśnienia, przyspieszenia etc. Budowa i działanie czujnika poziomu cieczy z odpowiedzią cyfrową i analogową. Optoelektroniczny system detekcji ruchu obiektu. Zjawisko piroelektryczne i definicja temperatury Curie. Konstrukcje czujników piroelektrycznych, zalety i wady poszczególnych rozwiązań. Omówienie działania systemu wykrywania obiektów o różnej charakterystyce emisyjnej. Budowa i zasada działania czujnika PIR, czujników przeciwsobnych oraz detektorów typu QUAD.
Optoelektroniczne systemy metrologiczne (4 h) . Wirująca masa - efekt żyroskopowy. Budowa i działanie interferometru Sagnaca. Interferometr Sagnaca zbudowany na pętli światłowodowej. Parametry i zalety żyroskopu światłowodowego. Pomiar kąta obrotu i prędkości kątowej. Żyroskopy laserowe ? budowa i zasada działania. Zasada działania interferometru Michelsona. Interferometryczne metody pomiaru odległości i prędkości liniowej. Dalmierze laserowe z modulacją amplitudową. Radary laserowe, wykorzystanie systemów LIDAR w metrologii.
Laserowe metody pomiarów prędkości przepływu - anemometria laserowa. Układy pamięci optycznych (5h). Optoelektroniczny system odczytu kodów EAN. Konwersja dziesiętnego kodowania EAN na ciągi bitowe. Budowa czytnika kodów. Proces odczytywania z uwzględnieniem procedur kontroli poprawności odczytu. Optoelektroniczny system odczytu informacji zakodowanej na płytach CD, DVD, HDDVD i Blu-Ray. Definicje pojęć PIT iLAND. Zasada zapisu danych na nośnikach optycznych, płyty nagrywalne iwielokrotnego zapisu.

 

Materiały dydaktyczne są dostępne w bazie systemu ERES dla studentów aktualnie zapisanych na przedmiot