Wprowadzenie do projektowania systemów optycznych cz. 1 0800-WPROSOP-1
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) 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”: point-spread function, modulation transfer function, itp.
b) 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)
c) 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,
Całkowity nakład pracy studenta
Efekty uczenia się - wiedza
Efekty uczenia się - umiejętności
Efekty uczenia się - kompetencje społeczne
Metody dydaktyczne eksponujące
- symulacyjna (gier symulacyjnych)
Metody dydaktyczne podające
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
Metody dydaktyczne poszukujące
- studium przypadku
- projektu
- klasyczna metoda problemowa
- ćwiczeniowa
- referatu
Rodzaj przedmiotu
Wymagania wstępne
Koordynatorzy przedmiotu
Kryteria oceniania
Metody oceniania:
egzamin pisemny- W01
kolokwium - U01, U04, U07
Kryteria oceniania:
Wykład: zaliczenie na ocenę na podstawie egzaminu pisemnego.
Ćwiczenia: zaliczenie na ocenę na podstawie kolokwium końcowego lub projektu zaliczeniowego.
Kryteria wystawiana ocen:
50-60% - ocena: 3
60-70% - ocena: 3+
70-80% - ocena: 4
80-90% - ocena: 4+
90-100% - ocena 5
Literatura
Literatura podstawowa:
1. “Optical System Design”, R.E. Fischer, B Tadic-Galeb, McGraw-Hill, New York, 2000
2. "Modern Optical Engineering", Warren J. Smith, McGraw-Hill, New York, 2008,
3. "Modern lens design", Warren J. Smith, McGraw-Hill, New York, 2005,
4. “Handbook of Optical Systems”, H. Gross, ed., Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2005
5. “Optics”, E. Hecht, Addison Wesley, San Francisco, 2002,
Literatura uzupełniająca:
1. "Principles of Optics", M. Born and E. Wolf, eds, 7th (expanded) edition, Cambridge University Press, 1999
2. Melles Griot Optics Guide
3. „Projektowanie układów optycznych”, M. Leśniewski, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1990
4. „Optyka, kurs elementarny”, J. Nowak, M. Zając, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1998
5. „Instrumenty Optyczne”, F. Ratajczyk, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2005
6. „Optyka Okularowa”, M. Zając, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2007
7. "Optyka dla optometrystów w zadaniach", M. Zając, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2011
Uwagi
W cyklu 2022/23L:
Na ćwiczeniach do wykładu będzie wykorzystywany program OSLO. Zachęca się studentów do korzystania z darmowej wersji OSLO EDU do indywidualnej pracy w domu nad problemami przedstawianymi na wykładach i ćwiczeniach: |
W cyklu 2024/25L:
Na ćwiczeniach do wykładu będzie wykorzystywany program OSLO. Zachęca się studentów do korzystania z darmowej wersji OSLO EDU do indywidualnej pracy w domu nad problemami przedstawianymi na wykładach i ćwiczeniach: |
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: