BME VIK - Fotonikai eszközök

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Hurtony Tamás József,

A tantárgy tanszéki weboldala https://www.ett.bme.hu/oktatas/vietma06

4. A tantárgy előadója Dr. Hurtony Tamás

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Fizika, Elektronikai technológia és anyagtudomány

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

NEM
(TárgyEredmény( "BMEVIETMA06", "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIETMA06", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy célkitűzése, hogy bemutassa és megismertesse a gyakorlatban használt fény és anyag kölcsönhatáson alapuló eszközök működési elvét és az egyes eszközök karakterisztikus jellemzőit.

8. A tantárgy részletes tematikája

Az előadások tematikája

1. Bevezető: A fény alapvető fizikai tulajdonságai megismerése, az elektromágneses hullámterjedés alapjainak átismétlése.

2. Passzív optikai elemek: Aktív energiaellátást nem igénylő optikai elemek tulajdonságainak ismertetése. Tükrök, lencsék, prizmák, optikai szálkábelek, diffrakciós rácsok leképzésének áttekintése.

3. Optikai anyagok fizikai tulajdonságai: Optikai üvegek szerkezeti tulajdonságaink ismertetése. Üveggyártástechnológia bemutatása. Különböző katalógus üvegek tulajdonságai bemutatása és alkalmazási területek ismertetése.

4. Optikai kristályok előállítása: Optikai kristályok szerkezeti tulajdonságaink ismertetése. Egykristály növesztési eljárások bemutatása. Optikai kristályok speciális tulajdonságainak bemutatása és alkalmazási területek ismertetése.

5. Nemkoherens fényforrások: Termikus és luminescens sugárzók, világító diódák, fénykeltési módjának ismertetése. Az így keltett sugárzás tulajdonságainak ismertetése. Fény érzékelésre használható fotodetektorok működési elvének ismertetése

6. Koherens fényforrások: Bevezetés. A lézerműködés alapfeltételei tárgyalása. A lézerek osztályozása lézer aktív közeg szerint. A különböző típusú lézerek tulajdonságinak összehasonlítása

7. Szilárdtest lézerek és alkalmazásaik: Direkt sávszerkezetű félvezető anyagok leírása. Lézerdiódák szerkezeti felépítései ismertetése. A félvezető lézerek fizikai paramétereinek és alkalmazásainak bemutatása

8. Optikai célú multirétegek: Vékonyréteg technológia áttekintése, vákuumpárologtatás és a porlasztás tárgyalása. Speciális tulajdonságokkal rendelkező vékonyréteg struktúrák bemutatása: dielektrikum tükrök, modulátorok, deflektorok.

9. Optikai elemek: A fény polarizációs tulajdonságának ismertetése. Kettőstörő anyagok szerkezetének ismertetése. Különböző elven működő polarizátorok, szűrők működésének áttekintése. Nemlineáris optikai eszközök frekvenciaváltoztató elemek bemutatása.

10. Optikai adatátvitel: Optikai hullámvezető struktúrák bemutatása. Egy és a többmódusú optikai szálkábelek és a felületi hullámvezetők ismertetése. Optikai szálkábelek gyártástechnológiai áttekintése. Az optikai szálkábelek fizikai sajátosságainak bemutatása.

11. Optikai kapcsolók: A mágneses tér kölcsönhatása fénnyel és akusztikus hullámokkal. Magnetoptikai és akusztooptikai eszközök ismertetése és működési elvének áttekintése.

12. Folyadékkristályok: A folyadékkristályos anyagok szerkezeti felépítésének és optikai jellemzői áttekintése, folyadékkristályos kijelzők típusai és azok összehasonlítása optikai és egyéb tulajdonságaik alapján.

13. CMOS és CCD eszközök a fényérzékelésben: CMOS és CCD képalkotó szenzor működési alapjainak áttekintése. A szenzorelemek strukturális felépítésének bemutatása. A két szenzortípus összehasonlítása különböző tulajdonságaik alapján.

A gyakorlatok/laborok tematikája

1. Geometriai optikai feladatok: passzív optikai elemek működésének, leképzési törvényeinek szemlélése geometriai optikai megközelítésben.

2. Fotometriai és radiometriai alapfogalmak összehasonlítása és gyakorlati példákon keresztül történő illusztrálása

3. Lineáris válaszelmélet optikai területen történő alkalmazása. Optikai átviteli függvény Ismertetése egyszerű alkalmazási példákon keresztül.

4. Mátrixoptika: passzív optikai elemek leképezési törvényeinek szemléltetése sugárkövetéssel, átviteli mátrixok számítása konkrét komponensek esetén.

5. Optikai mikroszkópia: optikai mikroszkópok felépítésének paramétereinek és működési korlátjainak áttekintése. Speciális kontrasztnövelő eljárások ismertetése és gyakorlati példákon keresztül történő demonstrálása.

6. Lézerek a gyakorlatban: A lézerek ipari alkalmazási területeinek áttekintése. Az egyes ipari lézerberendezések működési elvének tanulmányozása és gépképességeik megismerése.

7. Kijelzők, megjelenítők, Képmegjelenítők: A piaci forgalomban kapható megjelenítők összehasonlítása optikai és egyéb tulajdonságaik alapján. TFT monitorok, TN, IPS, PVA,

S-PVA, MVA panelek. Plazma kijelzők. 3D megjelenítők.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás, gyakorlat

10. Követelmények

Jelenlét a gyakorlati órák minimum 70%-án.

A szorgalmi időszakban egy darab zárthelyi dolgozat elégséges szintű teljesítése

Írásbeli vizsga a vizsgaidőszakban, szóbeli javítási lehetőséggel

11. Pótlási lehetőségek A zárthelyi dolgozat pótlására a pótlási héten van lehetőség.

12. Konzultációs lehetőségek Igény szerint, az előadókkal előre egyeztetett időpontban, folyamatosan.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Kasap, Safa. Optoelectronics & photonics: principles & practices: international edition. Pearson, 2013.

Mojzes Imre: Mikroelektronika és technológia, Műegyetemi Kiadó, 2005

Saleh, Bahaa EA, and Malvin Carl Teich. Fundamentals of photonics. john Wiley & sons, Harvard, 2019.

Mojzes Imre, Kökényesi Sándor, Fotonikai anyagok és eszközök, Műegyetemi Kiadó, 1998.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	48
Félévközi készülés órákra	28
Felkészülés zárthelyire	28
Házi feladat elkészítése	0
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	0
Vizsgafelkészülés	46
Összesen	150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Hurtony Tamás