FOTONIKA Tartalom és bevezetés. TÁMOP C-12/1/KONV projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"

Előszó Ez a kurzus, előadássorozat a TÁMOP C-12/1/KONV projekt kezdeményezésére és támogatásával készült ben a Debreceni Egyetemen. A kurzus célja: bevezetni a villamosmérnők hallgatókat illetve más, az ELI projektben résztvevő majdani mérnöki, szakképzett technikusi alkalmazottak szélesebb körét a fotonika elméleti és alkalmazott témakörébe olyan mélységig, amely lehetővé teszi részükre az optikával, lézertechnikával, infokommunikációs technológiák optikai, optoelektronikai részeivel összefüggő fogalmak, fontosabb törvényszerűségek megértését, a szakirodalom alapelemzését, a megfelelő anyagok kiválasztását, a kísérleti és ipari berendezések kezelését, a fejlesztésekben illetve továbbképzésben való részvételt.

Tartalom Bevezetés Fény : optika és fotonika, jel-kép-információ-energia-technológia 1. A fény természete és alaptulajdonságai. Alapparaméterek. 1.1 Elektromágneses hullámok 1.2.Fotonok 1.3.Koherencia 1.4.A hullámok szuperpoziciója, interferencia. 1.5.Diffrakció. 1.6.Polarizáció. 1.7.A fény érzékelése, biológiai hatásai. 1.8.A fény méréstechnikája. Alkalmazások: hullámoptika, fotometria, interferometria, diffrakciós rács és elemek, további részek. 2. A fény kölcsönhatása az anyaggal 2.1. Reflexió és transzmisszió A fény szórása Refrakció és a törésmutató diszperziója. Alkalmazások: optikai anyagok, elemek és eszközök, szűrők, antireflexiós rétegek és dielektromos tükrök, Bragg tükör.

3.Fényforrások 3.1. Feketetest sugárzása. Hagyományos fényforrások Félvezető fényforrások. LED, OLED Stimulált, koherens sugárzás Gázlézerek Folyadék lézerek Szilárdtest lézerek Félvezető lézerek. Alkalmazások: világitástechnika, kis- és nagyintenzitású lézerek, alkalmazások az infokommunikációs és ipari technológiákban, optoelektronikában, energetikában, haditechnikában.

4. Fotodetektorok és képalkotás 4.1. Fényérzékelők Fotodiódák Napelemek Optopár CCD és CMOS matrixok CRT, elektrolumineszcens, plazma, LCD, LED kijelzők, elektronikus papír, mikrotükrök. Alkalmazások: fotometria, szenzorika, energetika, infokommunikációs technológiák, szórakoztató ipar..

5. Fény modulációja Rendszerezés, paraméterek Amplitúdó-fázis moduláció. Pockels, Kerr effektusok Akusztooptikai modulátor Nemlineáris effektusok. Alkalmazások: Optikai modulátorok, holográfia, adatvédelem, információtárolás, infokommunikációs technológiák. 6. Optikai adattárolás Alapfogalmak, eljárások Fényérzékeny anyagok, fotográfia Holográfia Alakfelismerés Digitális jelírás, tárolók. Alkalmazások: Analóg és digitális tárolók, holográfia.

7. A fény terjedése hullámvezetőkben Elméleti bevezetés, hullámvezető módusok Hullámvezetők típusai és technológiái Optika jelek be- és kivitele, csatolás Optikai szálak: anyagok és paraméterek. Méréstechnika Moduláció. WDM technika Optikai telekommunikáció. Alkalmazások: integrált elemek,lokális és gerinchálózatok 8. Integrált optika és nanofotonika Integrált hullámvezetők és fotonikai elemek: fényforrás, detektor, modulátor, interferométerek, szenzorok Fotonikai kristályok Nanofotonika elemei: közeli tér optika, optikai csipesz, nanofluidika Plazmonika elemei. Alkalmazások: új fotonikai elemek és eszközök, infokommunikációs technológiák, szenzorika.

AJÁNLOTT IRODALOM 1.Mojzes Imre, Kökényesi Sándor, Fotonikai anyagok és eszközök, Egyetemi tankönyv, Műegyetemi Kiadó, Bahaa E.A. Saleh and Malvin Carl Teich; Fundamentals of Photonics, Second Edition, John Wiley & Sons Inc., Hoboken, N.J., Optoelectronics and Photonics, Pearson Education, Safa Kasap, Harry Ruda, Yann Boucher, Handbook of Optoelectronics and Photonics,Cambridge University Press, 2009, 563 p.

Bevezetés Fény : optika és fotonika, jel-kép-információ-energia-technológia Jel Kép Információ Energia Technológia

Optikai infokommunikációs technológia fényforrás modulátor detektor lézer modulátor processzor detektor memória fényforrás képernyő szerver szenzor csatorna átviteli csatorna

Fotonika: az elektromágneses hullámok (fény) és az anyag (főleg a szilárdtest) kölcsönhatását tanulmányozza és ezt a kölcsönhatást olyan elemek, illetve eszközök kifejlesztésénél hasznosítja, amelyek az információ előállítását, átvitelét, feldolgozását, tárolását és közvetítését (felhasználását) szolgálják. Vagy: a fotonika olyan tudományos-műszaki irányzat, amely egyesíti az információ átvitelének, tárolásának és megjelenítésének optikai és elektronikai módszereit = optoelektronika. Mindemellett hagyományosan műveljük és alkalmazzuk a klasszikus optikát: lencsék, tükrök, prizmák, rácsok, ezekből épűlt rendszerek, és manapság a modern optikát : nemlineáris optika, közeli tér optika, plazmonika. Mindezeket bevonhatjuk a fotonika témakörbe, és az infokommunkációs technológiákon kivül is alkalmazzuk a mindennapi életben, iparban, medicinában. A fotonika témaköre kiterjeszthető továbbá az energetikára (napelemek valamint a lézerstimulált magfúzió, ipari megmunkálási technológiákra) és így kapcsolódik az ELI programhoz.