Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Elektronika i Telekomunikacja (S2)
specjalność: Systemy Telekomunikacyjne

Sylabus przedmiotu Fotoniczne i optoelektroniczne układy scalone:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Elektronika i Telekomunikacja
Forma studiów studia stacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister inżynier
Obszary studiów nauk technicznych
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Fotoniczne i optoelektroniczne układy scalone
Specjalność Układy i Systemy Elektroniczne
Jednostka prowadząca Katedra Telekomunikacji i Fotoniki
Nauczyciel odpowiedzialny Andrzej Ziółkowski <Andrzej.Ziolkowski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Andrzej Niesterowicz <Andrzej.Niesterowicz@zut.edu.pl>, Marek Wichtowski <Marek.Wichtowski@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 4,0 ECTS (formy) 4,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL2 30 1,50,25zaliczenie
projektyP2 15 1,00,33zaliczenie
wykładyW2 30 1,50,42zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Znajomość matematyki z zakresu obejmującego podstawy analizy matematycznej i algebry liniowej.
W-2Znajomość fizyki z zakresu obejmującego podstawy elektromagnetyzmu, optykę i elementy fizyki ciała stałego.
W-3Znajomość optoelektroniki z zakresu obejmującego podstawy działania elementów optoelektronicznych.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z budową i zasadą działania wybranych fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych oraz z prostymi metodami obliczeniowymi stosowanymi w analizie tego typu układów.
C-2Wyrobienie umiejętności symulacji działania wybranych elementów wchodzących w skład fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Wprowadzenie i organizacja pracy w laboratorium układów fotonicznych.2
T-L-2Badanie propagacji i dyfrakcji wiązek laserowych w ośrodkach optycznych.2
T-L-3Badanie zjawiska sprzęgania światła w strukturach planarnych.2
T-L-4Badanie zjawiska samoogniskowania i samorozogniskowania wiązek świetlnych w nieliniowych ośrodkach optycznych.2
T-L-5Badanie generacji, propagacji i oddziaływań fal solitonowych.2
T-L-6Badanie planarnego rozdzielacza wiązki i interferometru Macha-Zehndera.2
T-L-7Projektowanie warstw refleksyjnych i antyrefleksyjnych metodą macierzy przejścia.2
T-L-8Kolokwium zaliczające pierwszą serię ćwiczeń.2
T-L-9Badanie dyspersji impulsów czasowych metodą superpozycji fal monochromatycznych.2
T-L-10Badanie dyspersji impulsów czasowych poprzez rozwiązanie równania falowego metodą różnic skończonych.2
T-L-11Badanie właściwości modowych falowodów planarnych metodą znajdywania wartości własnych równania falowego.2
T-L-12Badanie falowodów planarnych z zastosowaniem metody BPM.2
T-L-13Badanie optycznych filtrów selektywnych metodą macierzy przejścia.2
T-L-14Badanie transformacji gaussowskiej wiązki laserowej przez elementy optyczne metodą ABCD.2
T-L-15Kolokwium zaliczające drugą serię ćwiczeń.2
30
projekty
T-P-1Zajęcia wprowadzające.1
T-P-2Konsultacje związane z wyborem projektu.2
T-P-3Student wykonuje jeden z następujących rodzajów projektu: I. Projekt praktycznego układu optoelektronicznego lub fotonicznego. II. Projekt układu laboratoryjnego w zakresie układów fotonicznych. III. Projekt zadania numerycznego w zakresie układów fotonicznych.10
T-P-4Złożenie wykonanego projektu i zaliczenie projektu.2
15
wykłady
T-W-1Podstawowe pojęcia i zagadnienia z zakresu ważniejszych elementów optoelektronicznych i fotonicznych.3
T-W-2Metody macierzowe stosowane do badania i projektowania optoelektronicznych i fotonicznych układów scalonych.4
T-W-3Rozchodzenie się światła w ośrodkach optycznych - zjawiska występujące podczas propagacji impulsów świetlnych.4
T-W-4Rozchodzenie się światła w strukturach falowodowych.3
T-W-5Metody propagacji wiązki optycznej stosowane do projektowania fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.5
T-W-6Struktury planarne w optyce scalonej (rozdzielacze, sprzęgacze, interferometry itp.).2
T-W-7Struktury periodyczne oraz warstwowe struktury planarne i filtry optyczne w układach optyki scalonej.2
T-W-8Analiza struktur warstwowych metodą macierzy przejścia.2
T-W-9Optyczne zjawiska nieliniowe w fotonicznych i optoelektronicznych układach scalonych.3
T-W-10Zaliczenie formy zajęć.2
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych.30
A-L-2Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych.6
A-L-3Przygotowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń.6
A-L-4Przugotowanie do kolokwiów zaliczających.3
45
projekty
A-P-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-P-2Samodzielna realizacja zadania projektowego.10
A-P-3Wykonanie dokumentacji technicznej projektu.5
30
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.30
A-W-2Przygotowanie do egzaminu.10
A-W-3Udział w konsultacjach.2
A-W-4Studiowanie literatury.3
45

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Metody podające: - wykład informacyjny z użyciem środków multimedialnych.
M-2Metoda praktyczna: - ćwiczenia laboratoryjne.
M-3Metoda projektów.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Kolokwium zaliczające wykład.
S-2Ocena podsumowująca: Kolokwia zaliczające na ćwiczeniach laboratoryjnych.
S-3Ocena podsumowująca: Wykonanie i zaliczenie zadania projektowego.
S-4Ocena formująca: Sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych.
S-5Ocena formująca: Aktywnosć na ćwiczeniach laboratoryjnych.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ET_2A_D.USE06_W01
Student posiada wiedzę z zakresu budowy i zasady działania wybranych fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.
ET_2A_W02, ET_2A_W03, ET_2A_W04T2A_W01, T2A_W03, T2A_W04C-1T-W-2, T-W-9, T-W-8, T-W-6, T-W-4, T-W-5, T-W-1, T-W-3, T-W-7, T-W-10M-1S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ET_2A_D.USE06_U01
Student potrafi przeprowadzić symulację działania wybranych elementów wchodzących w skład fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych oraz zaprojektować prosty układ z zakresu optyki zintegrowanej.
ET_2A_U09, ET_2A_U13T2A_U08, T2A_U18C-2T-L-11, T-L-9, T-L-12, T-L-14, T-L-6, T-L-7, T-L-5, T-L-4, T-L-2, T-L-10, T-L-13, T-L-3, T-L-15, T-L-8, T-P-2, T-L-1, T-P-4, T-P-3, T-P-1M-2, M-3S-4, S-2, S-5, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ET_2A_D.USE06_W01
Student posiada wiedzę z zakresu budowy i zasady działania wybranych fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.
2,0
3,0Student posiada wiedzę z zakresu budowy i zasady działania wybranych fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
ET_2A_D.USE06_U01
Student potrafi przeprowadzić symulację działania wybranych elementów wchodzących w skład fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych oraz zaprojektować prosty układ z zakresu optyki zintegrowanej.
2,0
3,0Student potrafi przeprowadzić symulację działania wybranych elementów wchodzących w skład fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych oraz zaprojektować prosty układ z zakresu optyki zintegrowanej.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Jan Petykiewicz, Podstawy fizyczne optyki scalonej, PWN, Warszawa, 1989, 1
  2. Bernard Ziętek, Optoelektronika, Wydawnictwo naukowe UMK, Toruń, 2005, 2

Literatura dodatkowa

  1. Ting-Chung Poon, Taegeun Kim, Engineering optics with Matlab, World Scientific Publishing, Singapore, 2006
  2. Ting-Chung Poon, Partha P. Banerjee, Contemporary Optical Image Processing with Matlab, Elsevier, Oxford, 2001
  3. Romuald Jóźwicki, Technika Laserowa i jej zastosowania, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2009, 1
  4. Adam Kujawski, Paweł Szczepański, Lasery - Podstawy Fizyczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1999, 1
  5. Jan Petykiewicz, Wybrane zagadnienia optyki nieliniowej: podstawy fizyczne i zastosowania, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1991

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Wprowadzenie i organizacja pracy w laboratorium układów fotonicznych.2
T-L-2Badanie propagacji i dyfrakcji wiązek laserowych w ośrodkach optycznych.2
T-L-3Badanie zjawiska sprzęgania światła w strukturach planarnych.2
T-L-4Badanie zjawiska samoogniskowania i samorozogniskowania wiązek świetlnych w nieliniowych ośrodkach optycznych.2
T-L-5Badanie generacji, propagacji i oddziaływań fal solitonowych.2
T-L-6Badanie planarnego rozdzielacza wiązki i interferometru Macha-Zehndera.2
T-L-7Projektowanie warstw refleksyjnych i antyrefleksyjnych metodą macierzy przejścia.2
T-L-8Kolokwium zaliczające pierwszą serię ćwiczeń.2
T-L-9Badanie dyspersji impulsów czasowych metodą superpozycji fal monochromatycznych.2
T-L-10Badanie dyspersji impulsów czasowych poprzez rozwiązanie równania falowego metodą różnic skończonych.2
T-L-11Badanie właściwości modowych falowodów planarnych metodą znajdywania wartości własnych równania falowego.2
T-L-12Badanie falowodów planarnych z zastosowaniem metody BPM.2
T-L-13Badanie optycznych filtrów selektywnych metodą macierzy przejścia.2
T-L-14Badanie transformacji gaussowskiej wiązki laserowej przez elementy optyczne metodą ABCD.2
T-L-15Kolokwium zaliczające drugą serię ćwiczeń.2
30

Treści programowe - projekty

KODTreść programowaGodziny
T-P-1Zajęcia wprowadzające.1
T-P-2Konsultacje związane z wyborem projektu.2
T-P-3Student wykonuje jeden z następujących rodzajów projektu: I. Projekt praktycznego układu optoelektronicznego lub fotonicznego. II. Projekt układu laboratoryjnego w zakresie układów fotonicznych. III. Projekt zadania numerycznego w zakresie układów fotonicznych.10
T-P-4Złożenie wykonanego projektu i zaliczenie projektu.2
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Podstawowe pojęcia i zagadnienia z zakresu ważniejszych elementów optoelektronicznych i fotonicznych.3
T-W-2Metody macierzowe stosowane do badania i projektowania optoelektronicznych i fotonicznych układów scalonych.4
T-W-3Rozchodzenie się światła w ośrodkach optycznych - zjawiska występujące podczas propagacji impulsów świetlnych.4
T-W-4Rozchodzenie się światła w strukturach falowodowych.3
T-W-5Metody propagacji wiązki optycznej stosowane do projektowania fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.5
T-W-6Struktury planarne w optyce scalonej (rozdzielacze, sprzęgacze, interferometry itp.).2
T-W-7Struktury periodyczne oraz warstwowe struktury planarne i filtry optyczne w układach optyki scalonej.2
T-W-8Analiza struktur warstwowych metodą macierzy przejścia.2
T-W-9Optyczne zjawiska nieliniowe w fotonicznych i optoelektronicznych układach scalonych.3
T-W-10Zaliczenie formy zajęć.2
30

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych.30
A-L-2Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych.6
A-L-3Przygotowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń.6
A-L-4Przugotowanie do kolokwiów zaliczających.3
45
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - projekty

KODForma aktywnościGodziny
A-P-1Uczestnictwo w zajęciach.15
A-P-2Samodzielna realizacja zadania projektowego.10
A-P-3Wykonanie dokumentacji technicznej projektu.5
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.30
A-W-2Przygotowanie do egzaminu.10
A-W-3Udział w konsultacjach.2
A-W-4Studiowanie literatury.3
45
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaET_2A_D.USE06_W01Student posiada wiedzę z zakresu budowy i zasady działania wybranych fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówET_2A_W02Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie fizyki, obejmującą podstawy fizyki kwantowej i fizykę ciała stałego, w tym wiedzę niezbędną do zrozumienia zjawisk fizycznych mających istotny wpływ na właściwości nowych materiałów i działanie zaawansowanych elementów elektronicznych i fotonicznych.
ET_2A_W03Ma pogłębioną, podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie fotoniki i techniki światłowodowej, w tym wiedzę niezbędną do zrozumienia działania systemów telekomunikacji optycznej oraz optycznego zapisu i przetwarzania informacji.
ET_2A_W04Ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie elementów i urządzeń wchodzących w skład sieci telekomunikacyjnych, w tym sieci bezprzewodowych.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_W01ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę z zakresu matematyki, fizyki, chemii i innych obszarów właściwych dla studiowanego kierunku studiów przydatną do formułowania i rozwiązywania złożonych zadań z zakresu studiowanego kierunku studiów
T2A_W03ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
T2A_W04ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie studentów z budową i zasadą działania wybranych fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych oraz z prostymi metodami obliczeniowymi stosowanymi w analizie tego typu układów.
Treści programoweT-W-2Metody macierzowe stosowane do badania i projektowania optoelektronicznych i fotonicznych układów scalonych.
T-W-9Optyczne zjawiska nieliniowe w fotonicznych i optoelektronicznych układach scalonych.
T-W-8Analiza struktur warstwowych metodą macierzy przejścia.
T-W-6Struktury planarne w optyce scalonej (rozdzielacze, sprzęgacze, interferometry itp.).
T-W-4Rozchodzenie się światła w strukturach falowodowych.
T-W-5Metody propagacji wiązki optycznej stosowane do projektowania fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.
T-W-1Podstawowe pojęcia i zagadnienia z zakresu ważniejszych elementów optoelektronicznych i fotonicznych.
T-W-3Rozchodzenie się światła w ośrodkach optycznych - zjawiska występujące podczas propagacji impulsów świetlnych.
T-W-7Struktury periodyczne oraz warstwowe struktury planarne i filtry optyczne w układach optyki scalonej.
T-W-10Zaliczenie formy zajęć.
Metody nauczaniaM-1Metody podające: - wykład informacyjny z użyciem środków multimedialnych.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Kolokwium zaliczające wykład.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student posiada wiedzę z zakresu budowy i zasady działania wybranych fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaET_2A_D.USE06_U01Student potrafi przeprowadzić symulację działania wybranych elementów wchodzących w skład fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych oraz zaprojektować prosty układ z zakresu optyki zintegrowanej.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówET_2A_U09Potrafi zaplanować oraz przeprowadzić symulację i pomiary charakterystyk elektrycznych i optycznych, a także wyznaczać parametry charakteryzujące materiały, elementy i układy elektroniczne oraz światłowodowe.
ET_2A_U13Potrafi projektować systemy elektroniczne lub układy fotoniczne przeznaczone do wybranych zastosowań, w tym systemy cyfrowego przetwarzania sygnałó w lub układy optycznego zapisu i przetwarzania informacji.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
T2A_U18potrafi ocenić przydatność metod i narzędzi służących do rozwiązania zadania inżynierskiego, charakterystycznego dla studiowanego kierunku studiów, w tym dostrzec ograniczenia tych metod i narzędzi; potrafi - stosując także koncepcyjnie nowe metody - rozwiązywać złożone zadania inżynierskie, charakterystyczne dla studiowanego kierunku studiów, w tym zadania nietypowe oraz zadania zawierające komponent badawczy
Cel przedmiotuC-2Wyrobienie umiejętności symulacji działania wybranych elementów wchodzących w skład fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.
Treści programoweT-L-11Badanie właściwości modowych falowodów planarnych metodą znajdywania wartości własnych równania falowego.
T-L-9Badanie dyspersji impulsów czasowych metodą superpozycji fal monochromatycznych.
T-L-12Badanie falowodów planarnych z zastosowaniem metody BPM.
T-L-14Badanie transformacji gaussowskiej wiązki laserowej przez elementy optyczne metodą ABCD.
T-L-6Badanie planarnego rozdzielacza wiązki i interferometru Macha-Zehndera.
T-L-7Projektowanie warstw refleksyjnych i antyrefleksyjnych metodą macierzy przejścia.
T-L-5Badanie generacji, propagacji i oddziaływań fal solitonowych.
T-L-4Badanie zjawiska samoogniskowania i samorozogniskowania wiązek świetlnych w nieliniowych ośrodkach optycznych.
T-L-2Badanie propagacji i dyfrakcji wiązek laserowych w ośrodkach optycznych.
T-L-10Badanie dyspersji impulsów czasowych poprzez rozwiązanie równania falowego metodą różnic skończonych.
T-L-13Badanie optycznych filtrów selektywnych metodą macierzy przejścia.
T-L-3Badanie zjawiska sprzęgania światła w strukturach planarnych.
T-L-15Kolokwium zaliczające drugą serię ćwiczeń.
T-L-8Kolokwium zaliczające pierwszą serię ćwiczeń.
T-P-2Konsultacje związane z wyborem projektu.
T-L-1Wprowadzenie i organizacja pracy w laboratorium układów fotonicznych.
T-P-4Złożenie wykonanego projektu i zaliczenie projektu.
T-P-3Student wykonuje jeden z następujących rodzajów projektu: I. Projekt praktycznego układu optoelektronicznego lub fotonicznego. II. Projekt układu laboratoryjnego w zakresie układów fotonicznych. III. Projekt zadania numerycznego w zakresie układów fotonicznych.
T-P-1Zajęcia wprowadzające.
Metody nauczaniaM-2Metoda praktyczna: - ćwiczenia laboratoryjne.
M-3Metoda projektów.
Sposób ocenyS-4Ocena formująca: Sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych.
S-2Ocena podsumowująca: Kolokwia zaliczające na ćwiczeniach laboratoryjnych.
S-5Ocena formująca: Aktywnosć na ćwiczeniach laboratoryjnych.
S-3Ocena podsumowująca: Wykonanie i zaliczenie zadania projektowego.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi przeprowadzić symulację działania wybranych elementów wchodzących w skład fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych oraz zaprojektować prosty układ z zakresu optyki zintegrowanej.
3,5
4,0
4,5
5,0