FOTONIKA Tartalom és bevezetés. TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"

Az előadások a következő témára: "FOTONIKA Tartalom és bevezetés. TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra""— Előadás másolata:

1 FOTONIKA Tartalom és bevezetés. TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"

2 Előszó Ez a kurzus, előadássorozat a TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt kezdeményezésére és támogatásával készült 2013-2014-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.

3 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. 2.2. A fény szórása. 2.3. Refrakció és a törésmutató diszperziója. Alkalmazások: optikai anyagok, elemek és eszközök, szűrők, antireflexiós rétegek és dielektromos tükrök, Bragg tükör.

4 3.Fényforrások 3.1. Feketetest sugárzása. Hagyományos fényforrások. 3.2. Félvezető fényforrások. LED, OLED. 3.3. Stimulált, koherens sugárzás. 3.3.1. Gázlézerek. 3.3.2. Folyadék lézerek. 3.3.3. Szilárdtest lézerek. 3.3.4. Félvezető lézerek. Alkalmazások: világitástechnika, kis- és nagyintenzitású lézerek, alkalmazások az infokommunikációs és ipari technológiákban, optoelektronikában, energetikában, haditechnikában.

5 4. Fotodetektorok és képalkotás 4.1. Fényérzékelők. 4.2. Fotodiódák. 4.3. Napelemek. 4.4. Optopár. 4.5. CCD és CMOS matrixok. 4.6. CRT, elektrolumineszcens, plazma, LCD, LED kijelzők, elektronikus papír, mikrotükrök. Alkalmazások: fotometria, szenzorika, energetika, infokommunikációs technológiák, szórakoztató ipar..

6 5. Fény modulációja. 5.1. Rendszerezés, paraméterek. 5.2. Amplitúdó-fázis moduláció. Pockels, Kerr effektusok. 5.3. Akusztooptikai modulátor. 5.4. Nemlineáris effektusok. Alkalmazások: Optikai modulátorok, holográfia, adatvédelem, információtárolás, infokommunikációs technológiák. 6. Optikai adattárolás. 6.1. Alapfogalmak, eljárások. 6.2. Fényérzékeny anyagok, fotográfia. 6.3. Holográfia. 6.4. Alakfelismerés. 6.5. Digitális jelírás, tárolók. Alkalmazások: Analóg és digitális tárolók, holográfia.

7 7. A fény terjedése hullámvezetőkben. 7.1. Elméleti bevezetés, hullámvezető módusok. 7.2. Hullámvezetők típusai és technológiái. 7.3. Optika jelek be- és kivitele, csatolás. 7.4. Optikai szálak: anyagok és paraméterek. Méréstechnika. 7.5. Moduláció. WDM technika. 7.6. Optikai telekommunikáció. Alkalmazások: integrált elemek,lokális és gerinchálózatok 8. Integrált optika és nanofotonika. 8.1. Integrált hullámvezetők és fotonikai elemek: fényforrás, detektor, modulátor, interferométerek, szenzorok. 8.2. Fotonikai kristályok. 8.3. Nanofotonika elemei: közeli tér optika, optikai csipesz, nanofluidika. 8.4. Plazmonika elemei. Alkalmazások: új fotonikai elemek és eszközök, infokommunikációs technológiák, szenzorika.

8 AJÁNLOTT IRODALOM 1.Mojzes Imre, Kökényesi Sándor, Fotonikai anyagok és eszközök, Egyetemi tankönyv, Műegyetemi Kiadó, 1997. 2. Bahaa E.A. Saleh and Malvin Carl Teich; Fundamentals of Photonics, Second Edition, John Wiley & Sons Inc., Hoboken, N.J., 2007. 3. Optoelectronics and Photonics, Pearson Education, 2013. 4.Safa Kasap, Harry Ruda, Yann Boucher, Handbook of Optoelectronics and Photonics,Cambridge University Press, 2009, 563 p.

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

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

11 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.