Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Zajęcia laboratoryjne (sala 503). Szczegółowa informacja będzie podana na następnym wykładzie Rok III, semestr V, wykład 30 godz., laboratorium 15 godz.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Zajęcia laboratoryjne (sala 503). Szczegółowa informacja będzie podana na następnym wykładzie Rok III, semestr V, wykład 30 godz., laboratorium 15 godz."— Zapis prezentacji:

1

2 Zajęcia laboratoryjne (sala 503). Szczegółowa informacja będzie podana na następnym wykładzie Rok III, semestr V, wykład 30 godz., laboratorium 15 godz. Zaliczenie wykładu na podstawie sumy punktów z 2 kolokwiów Podstawy inżynierii fotonicznej Prof.dr hab.inż. Romuald Jóźwicki Instytut Mikromechaniki i Fotoniki Pokój 513B Uwaga: treść wykładów w Internecie zto.mchtr.pw.edu.pl Konsultacje: czwartek godzina

3 Nie wszystko będzie jasne, chociaż mówimy o świetle Filozofia zdobywania wiedzy Chętnie odpowiadam na pytania !!! 1. Nie rozumiem, ale piszę o tym, bo kolokwium 2. Wykonuję projekty, bo tak mnie nauczono 3. Końcowy etap po kilku latach pracy: takie to proste. Dlaczego tego wcześniej nie rozumiałem (-am) ?

4 Cele wykładu i laboratorium 1.Poszerzyć Waszą wiedzę 2.Zapoznać z nowymi możliwościami pomiarów, badania zjawisk, przesyłania informacji i ich fizycznymi ograniczeniami 3.W przyszłej Waszej karierze, w przypadku zaistniałej potrzeby rozwiązania problemu metodami fotonicznymi, radzę zwrócić się do fachowców Po zaliczeniu przedmiotu (wykładu i laboratorium) zalecam ostrożność z głoszeniem opinii, że jesteście specjalistami z inżynierii fotonicznej

5 Spis treści Fotonika, optyka a elektronika Podstawowe wiadomości z optyki geometrycznej układ optyczny Statystyka fotonów Elementarne wiadomości z elektrodynamiki Propagacja fali Emisja promieniowania przez atom Polaryzacja światła i jej zastosowanie Dyfrakcja, granice poznania świata za pomocą fali Interferencja, interferometry i ich zastosowanie

6 Spis treści cd Budowa lasera, niezwykłe właściwości promieniowania laserowego Lasery (He-Ne, półprzewodnikowy i inne) Wiązka laserowa i jej przekształcanie Technika światłowodowa Czujniki światłowodowe Zastosowanie światłowodów w telekomunikacji Czujniki zintegrowane Holografia cyfrowa Specyficzne właściwości układu wizyjnego człowieka

7 Bibliografia Dla różnych różnych zagadnień literatura dodatkowo na wykładzie R.Jóźwicki: Podstawy inżynierii fotonicznej. Oficyna Wyd. PW, Warszawa 2006 CD – R.Jóźwicki, M.Kujawińska, K.Patorski: Podstawy fotoniki Studia internetowe Politechniki Warszawskiej III rok Wydziały: Mechatroniki Elektryczny Elektroniki i Technik Informacyjnych

8 Połowa podręcznika dotyczy treści niniejszego wykładu PIF Druga część odpowiada treści wykładu Fotonika na specjalności Inżynieria Fotoniczna

9

10

11 Fotonika, optyka a elektronika Przyczyny powstania i rozwoju fotoniki W elektronice – elektron nośnikiem informacji Prąd sterowany różnicą potencjałów Fala elektromagnetyczna generowana przez oscylator telegraf telefon radio (fale długie średnie krótkie UKF) telewizja radar elektroniczna maszyna cyfrowa Rozwój: od niższych do wyższych częstotliwości Przyczyna - większe upakowanie informacji w jednostce czasu

12 Brak generatora promieniowania i odbiornika dla wyższych częstotliwości niż 300 GHz Elektron ma zbyt dużą masę dla tak wysokich częstotliwości Bariera elektroniki 300 GHz Naturalny kierunek zmian : przejście w pasmo optyczne fal elektromagnetycznych Foton nie ma masy spoczynkowej Problemy: detektor rejestruje średnią moc fali brak elastyczności w sterowaniu fotonu samoistna propagacja fotonu

13 Widmo fal elektromagnetycznych Częstotliwość a długość fali 0 Nadfiolet Pasmo optyczne 0 1nm, 1 mm 3·10 17, 3·10 11 Hz c = ± km/s Prędkość światła w próżni

14 Niezmiennik ruchu falowego 2 - kąt rozbieżności wiązki D p – średnica przewężenia Średnica przewężenia nie może być mniejsza od /2 Uzyskanie małej średnicy D p połączone jest z dużym kątem rozbieżności 2

15 Podłoże 1.2 mm = 780 nm NA = 0.45 Podłoże 0.6 mm = 650 nm NA = 0.60

16 Warstwa 0.1 mm = 405 nm NA = 0.85

17 Przesyłanie (przetwarzanie) informacji Optyka - wyłącznie modulator przestrzenny mikroskop Elektronika - do niedawna tylko modulator czasowy radio telewizja Fotonika – modulator czasowy i przestrzenny telekomunikacja światłowodowa magnetooptyczny dysk z laserem półprzewodnikowym Generator nośnika Modulator Przetwornik nadajnik Odbiornik Informacja

18 Najważniejsze odkrycia dla fotoniki – wiek XX L a s e r Światłowody o skrajnie niskich stratach Półprzewodnikowe elementy optoelektroniczne diody laserowe (LEDy), odbiorniki CCD, sprzęgacze, przełączniki, modulatory i inne

19 Ograniczenia wieku XX m = -1m = 1 m = 0 Siatka dyfrakcyjna d – okres siatki Siatka nie przepuszcza informacji o strukturach d Mikroskop Możliwość obserwacji szczegółów nie mniejszych niż /2 dla skośnego oświetlenia Przedmiot Fala Skośne oświetlenie

20 Wyzwania dla wieku XXI Nanostruktury Kryształy fotoniczne Metamateriały Trójwymiarowa siatka dyfrakcyjna Przedmiot Odbiornik Analizy teoretyczne propagacji promieniowania przez układy elementów, których wymiary są mniejsze od długości fali, wymagają czasochłonnego numerycznego rozwiązywania równań Maxwella układ równań różniczkowych drugiego stopnia Prace technologiczne w celu wytworzenia tych elementów technologia półprzewodnikowa

21 Możliwość odwzorowania szczegółów nanometrowych Budowa kwantowych maszyn cyfrowych Prace w Zakładzie Techniki Optycznej w ramach grantów europejskich Współpraca międzynarodowa Badanie nanoaktuatorów, mikrostruktur (np. macierzy mikrosoczewek) Prognozy

22 Nazewnictwo związane z fotoniką Elektronika jest dziedziną techniki zajmującą się sterowaniem elektronów w celu przesyłania informacji Fotonika jest dziedziną techniki zajmującą się sterowaniem fotonów w tym samym celu Optoelektronika zajmuje się budową źródeł i detektorów światła Generacja światła i jego detekcja

23 Pożądane cechy nośnika informacji duża szybkość przenoszenia możliwość dużej gęstości upakowania informacji niska moc generacji nośnika mała moc przenoszenia informacji (niskie straty) niskie moce sterowania zastosowanie w różnych ośrodkach (np. w próżni) brak przesłuchów (niskie wpływy otoczenia, zabezpieczenie przed dostępem) niskie koszty generacji, modulacji, propagacji i detekcji bezpieczna obsługa elastyczność w dostosowaniu się do różnych warunków i wymagań perspektywa dalszej poprawy parametrów

24 Historyczny rozwój optyka fotonika Optyka geometryczna - promień świetlny Punktowe źródło diafragmaekran Obszar całkowitej ciemności Obszar pełnej jasności Fala ?? Doświadczenie Jest światło Analogia do wpływu przeszkody na fale na wodzie

25 Historyczny rozwój optyka fotonika przeszkoda Analogia do wpływu przeszkody na fale na wodzie Fala ?? Fale na wodzie Fala ugięta na przeszkodzie

26 Różna odległość Historyczny rozwój optyka fotonika Diafragma kołowa Punktowe źródło wyższa intensywność niż jej wartość bez diafragmy Dowód możliwy przy założeniu: światło jest falą !!! Fala, Fresnel pocz. XIX wieku, tylko jakiej natury? Poszukiwanie eteru

27 Historyczny rozwój optyka fotonika Pierwsza połowa XIX w. Biot i Savart – indukcja magnetyczna wywołana prądem Faraday – indukcja magnetyczna wywołująca prąd Koniec XIX w. Maxwell – zestawił dwa zjawiska - równania Maxwella Światło jest falą elektromagnetyczną !!! Przełom XIX i XX w. Planck – odkrył prawo opisujące promieniowania ciała doskonale czarnego Światło jest zbiorem fotonów !!! i zarazem falą Dwoistość natury promieniowania

28 Historyczny rozwój ? ? ? ? - ? optyka fotonika Optyka geometryczna - promień świetlny Optyka falowa- fala nieznanej natury Elektrodynamika– fala ELM Optyka kwantowa- kwant R.Jóźwicki: Podstawy inżynierii fotonicznej. Of.Wyd. PW, 2006 ? ? ?


Pobierz ppt "Zajęcia laboratoryjne (sala 503). Szczegółowa informacja będzie podana na następnym wykładzie Rok III, semestr V, wykład 30 godz., laboratorium 15 godz."

Podobne prezentacje


Reklamy Google