Wprowadzenie do projektowania systemów optycznych cz.2 0800-WPROSOP-2

1) Wprowadzenie podstawowych pojęć z inżynierii systemów optycznych oraz podstaw opisu układów optycznych.

2) Zagadnienia związane z przestrzenną kontrolą propagacji światła:
a) wiązki gaussowskie:
- propagacja, transformacja przez układy optyczne (podstawowe pojęcia dotyczące aberracji wiązek gaussowskich)
- kolimowanie, ogniskowanie, poszerzanie wiązek światła, filtracja przestrzenna (podstawowe pojęcia i wzory oraz realizacja praktyczna),
- kontrola natężenia światła: filtry neutralne, metoda polaryzacyjna,
- najczęściej stosowane elementy optyczne: soczewki, i obiektywy, kondensatory optyczne, zwierciadła, elementy światłodzielące, dyfuzory optyczne, itp.
- sterowanie kierunkiem propagacji wiązek światła (układy peryskopowe, deflektory, skanery i ich różne typy, itp.)
- aktywne elementy optyczne: soczewki zmiennoogniskowe, zwierciadła deformowalne,
b) wiązki typu „flat-top”: podstawowe zagadnienia dotyczące propagacji światła w układach mikroskopowych,
c) wprowadzenie do wiązek wektorowych

3) Zagadnienia związane z rozdzielczością obrazowania
a) metody opisu jakości odwzorowania obrazu przez układy optyczne
- aberracje w układach optycznychy: źródła, klasyfikacja, metody opisu, podstawowe metody minimalizacji aberracji,
- metody opisu jakości odwzorowania obrazu: funkcja rozmycia punku, funkcja przenoszenia optycznego (w tym funkcja przenoszenia kontrastu)
b) rozdzielczość obrazowania: wiązki gaussowskie vs. wiązki „flat-top”
- „klasyczne” wzory i definicje (plamka Airy, przewężenie wiązki gaussowskiej, głębokość ogniska, niezmienniki w transformacji wiązek, itp.)
- metody „optyki fizycznej”: funkcja przenoszenia kontrastu,
- wpływ dyskretyzacji rejestrowanego rozkładu natężenia światła na rozdzielczość obrazowania,
- wpływ szumu na rozdzielczość obrazowania
c) metody badania rozdzielczości układów optycznych
- wzorce: drukowane/grawerowane, mikrokulki, wzorce fluorescencyjne ,
- knife-edge,
- analizatory rozkładu natężenia światła w przekroju wiązek,
- analizatory frontu falowego (pełna analiza aberracji frontu falowego)
d) metody badania kolimacji wiązek gaussowskich:
- analiza rozbieżności wiązki,
- interferometr typu „shear plate”,
- w przypadku światłowodów metoda „zawracania wiązki”,
- analiza frontu falowego

4) kontrola własności widmowych
a) filtry optyczne, zwierciadła dichroiczne, monochromatory, siatki dyfrakcyjne
b) systemy optyczne: spektrometr, monochromator, analizator widm optycznych

5) kontrola polaryzacji
a) podsumowanie pojęć związanych z polaryzacją światła i sposobów opisu polaryzacji światła – sfera Poincare
b) podstawowe „pasywne” elementy optyczne do kontroli stanu polaryzacji światła: polaryzatory, płytki „falowe”,
c) zjawisko Faradaya i izolatory optyczne
d) podstawowe „aktywne” urządzenia do kontroli stanu polaryzacji światła: komórka Pockelsa,…

6) Czasowa kontrola impulsów światła
- korelatory

7) systemy światłowodowe
- typy światłowodów i ich zastosowanie w systemach optycznych (jedno-, wielo-modowe, fotoniczne, utrzymujące polaryzację, itp.)
- łączenie światłowodów: spawanie, złączki, podstawowe pojęcia związane z określaniem strat światła w złączach światłowodowych,
- wprowadzanie światła do światłowodu, wyprowadzanie światła ze światłowodu (kolimacja),
- kontrola polaryzacji światła propagującego się w światłowodach,
- dyspersja w światłowodach (chromatyczna, geometryczna, wpływ na impulsy laserowe, wpływ na metody interferometryczne),
- sprzęgacze światłowodowe,
- interferometry światłowodowe,

8) Przykładowe systemy optyczne:
a) Konfokalne systemy obrazowania
b) Spektrometry
c) Oświetlacze mikroskopowe
d) Mikroskopy
e) Interferometry: Michelsona, Macha-Zehndera, wspólnej drogi,