Fotonika 1

Opravljene pisne vaje (kolokvija) ali pisni izpit so pogoj za pristop k ustnemu izpitu.

Obosna valovna enačba: osnovni Gaussov snop in snopi višjih redov, transformacija snopov z optičnimi komponentami, prehod skozi večkomponentne sisteme, optični resonatorji in lastna nihanja EMP v resonatorjih, izgube v resonatorjih, širina resonančnih črt.
Interakcija svetlobe s snovjo: spontano in stimulirano sevanje ter absorpcija, atomski spektri, širina spektralnih črt, kvantni opis interakcije dvonivojskega sistema in svetlobe, Rabijeve oscilacije.
Laserski sistemi: zasedbene enačbe, optično črpanje in optično ojačevanje, kontinuirano delovanje laserja, spektralna širina in kvantni šum. Relaksacijske oscilacije, sunkovno delovanje laserskih sistemov. Primeri laserjev, uporaba laserjev. Stabilizacija laserske frekvence, frekvenčni glavniki, laser kot časovni in dolžinski standard.
Optični valovodi in optična vlakna: planarni valovni vodnik, cilindrična vlakna, disperzija in izgube v optičnih vlaknih, sklopitev vlakna oz. valovoda z izvori, sklopitve med valovodi, detektorji in senzorji na osnovi optičnih vlaken.
Polprevodniški optični elementi: svetleče diode (LED), laserske diode, polprevodniški detektorji in senzorji, kvantne pike, homodinska in heterodinska detekcija, šum pri optični detekciji.
Optične komunikacije: generacija, kodiranje in prenos optičnih informacij, multipleksiranje in procesiranje optičnih signalov.
Ekskurzija v industrijski laboratorij.

1. O. Svelto, "Principles of Lasers," 5th ed., Springer, Berlin, 2010.
2. Anthony E Siegman: "Lasers," University Science Books, Sausalito 1986, (or later editions).
3. B. E. A. Saleh and M. C. Teich: Fundamentals of Photonics, John Wiley &Sons, 1991.
4. A. Yariv: Optical Electronics in Modern Communications, Oxford University Press, 1997.

Cilji:
Študenti pridobijo osnovno znanje o zgradbi in delovanju modernih laserskih sistemov, optičnih vlaken in drugih optičnih valovodov ter optičnih detektorjev in senzorjev.

Kompetence:
Predmetno specifične kompetence:
poznavanje in razumevanje principov delovanja laserjev, optičnih vlaken in drugih optičnih valovodov ter optičnih detektorjev in senzorjev. Poznavanje njihove uporabe v fotoniki. Načrtovanje in upravljanje naprav in procesov, ki vključujejo laserske sisteme, optične valovode in optična vlakna, optične detektorje in senzorje ter integrirane optične
elemente.

Znanje in razumevanje:
Pridobljeno znanje omogoča osnovno razumevanje delovanja različnih naprav za generacijo, manipulacijo in procesiranje optičnih snopov in optičnih signalov. Poleg tega študent osvoji tudi razumevanje principov delovanja optičnih komunikacijskih sistemov.
Uporaba:
Poznavanje sodobnih eksperimentalnih in procesnih tehnik na osnovi optike in laserjev. Sposobnost načrtovanja, upravljanja in nadgrajevanja optičnih sistemov. Razvoj novih optičnih metod v osnovnih raziskavah, industriji, medicini in optičnih informacijskih tehnologijah.
Refleksija:
Kombinirana uporaba optike, elektromagnetnega polja, kvantne mehanike in teorije trdne snovi za obravnavo in razumevanje kompleksnih optičnih pojavov in sistemov.
Prenosljive spretnosti :
Prehod od osnovnih teoretičnih pojmov k praktičnemu razumevanju sodobnih optičnih naprav in njihove uporabe v različnih vejah moderne tehnologije.

Predavanja, vaje, konzultacije

2 kolokvija iz vaj ali pisni izpit
ustni izpit
(ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL)

ŠKRABELJ, Dejan, DREVENŠEK OLENIK, Irena, MARINČEK, Marko. Influence of the population lens on the EM field evolution in chromium-doped laser materials. IEEE journal of quantum electronics, ISSN 0018-9197, 2010, vol. 46, no. 3, str. 361-367. [COBISS-SI-ID 23390247]
1. ŠKRABELJ, Dejan, GORJAN, Martin, DREVENŠEK OLENIK, Irena, MARINČEK, Marko. Lensing effects in Q-switched unstable laser cavities with side-pumped Nd:YAG and ruby crystal rods. Applied physics. B, Lasers and optics, ISSN 0946-217 Tiskana izd., 2011, vol. 105, no. 4, str. 793-800, doi: 10.1007/s00340-011-4543-y. [COBISS-SI-ID 24746023]
2. NOH, JungHyun, LIANG, Hsin-Ling, DREVENŠEK OLENIK, Irena, LAGERWALL, Jan P. F. Tunable multicolored patterns from photonic cross communication between cholesteric liquid crystal droplets. Journal of materials chemistry. C, Materials for optical and electronic devices, ISSN 2050-7526. [Print ed.], 2014, vol. 2, no. 5, str. 806-810, ilustr. http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/tc/c3tc32055c#divAbstract, doi: 10.1039/C3TC32055C. [COBISS-SI-ID 2621028].
3. YANG, Ming, WU, Qiang, CHEN, Zhandong, TANG, Baiquan, YAO, Jianghong, DREVENŠEK OLENIK, Irena, XU, Jingjun. Generation and erasure of femtosecond laser-induced periodic surface structures on nanoparticle-covered silicon by a single laser pulse. Optics letters, ISSN 0146-9592, 2014, vol. 39, iss. 2, str. 343-346, ilustr. http://www.opticsinfobase.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-39-2-343. [COBISS-SI-ID 2633060].
4. JI, Zhichao, ZHANG, Xinzheng, ZHANG, Yujiao, WANG, Zhenhua, DREVENŠEK OLENIK, Irena, RUPP, Romano A., LI, Wei, WU, Qiang, XU, Jingjun. Electrically tunable generation of vectorial vortex beams with micro-patterned liquid crystal structures. Chinese optics letters, ISSN 1671-7694. [Engl. ed.], 2017, vol. 15, iss. 7, str. 070501-1-070501-5, ilustr., doi: 10.3788/COL201715.070501. [COBISS-SI-ID 3080548]