ZUT - Krajowe Ramy Kwalifikacji / Rok 2013/2014 / Wydział Elektryczny / Elektronika i Telekomunikacja (N2) / Sylabus przedmiotu

Wydział Elektryczny - Elektronika i Telekomunikacja (N2)

Sylabus przedmiotu Układy fotoniczne:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów	Elektronika i Telekomunikacja
Forma studiów	studia niestacjonarne	Poziom	drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta	magister inżynier
Obszary studiów	nauk technicznych
Profil	ogólnoakademicki
Moduł	—
Przedmiot	Układy fotoniczne
Specjalność	Systemy Telekomunikacyjne
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 dydaktyczna	KOD	Semestr	Godziny	ECTS	Waga	Zaliczenie
laboratoria	L	2	20	1,5	0,25	zaliczenie
projekty	P	2	5	1,0	0,33	zaliczenie
wykłady	W	2	15	1,5	0,42	zaliczenie

Wymagania wstępne

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

Cele przedmiotu

KOD	Cel modułu/przedmiotu
C-1	Zapoznanie studentów z budową i zasadą działania układów fotonicznych przeznaczonych do wybranych zastosowań oraz z metodami ich projektowania i symulacji zjawisk fizycznych w nich występujących.
C-2	Wyrobienie umiejętności projektowania wybranych układów fotonicznych oraz symulacji zachodzących w nich procesów fizycznych.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KOD	Treść programowa	Godziny
laboratoria
T-L-1	Wprowadzenie i organizacja pracy w laboratorium układów fotonicznych.	2
T-L-2	Modelowanie dyspersji impulsów czasowych metodą superpozycji fal monochromatycznych.	2
T-L-3	Modelowanie dyspersji impulsów czasowych poprzez rozwiązanie równania falowego metodą różnic skończonych.	2
T-L-4	Modelowanie propagacji i dyfrakcji wiązek laserowych w ośrodkach optycznych.	2
T-L-5	Modelowanie właściwości modowych falowodów planarnych metodą znajdywania wartości własnych równania falowego.	2
T-L-6	Modelowanie falowodów planarnych z zastosowaniem metody BPM.	4
T-L-7	Modelowanie planarnego rozdzielacza wiązki i interferometru Macha-Zehndera.	4
T-L-8	Kolokwium zaliczające.	2
		20
projekty
T-P-1	Zajęcia wprowadzające, konsultacje związane z wyborem projektu.	1
T-P-2	Student wykonuje jeden z następujących rodzajów projektu: I. Projekt prostego praktycznego układu optoelektronicznego lub fotonicznego. II. Projekt prostego zadania numerycznego w zakresie układów fotonicznych.	3
T-P-3	Złożenie wykonanego projektu i zaliczenie projektu.	1
		5
wykłady
T-W-1	Podstawowe pojęcia i zagadnienia dotyczące ważniejszych elementów fotonicznych.	2
T-W-2	Modelowanie zjawisk optycznych w ramach optyki geometrycznej w przybliżeniu przyosiowym.	2
T-W-3	Rozchodzenia się światła w ośrodku optycznym - równanie falowe, zjawisko dyspersji i absorpcji.	2
T-W-4	Metody wyznaczania struktur modowych pola elektromagnetycznego w środkach prowadzących światło.	2
T-W-5	Wprowadzenie do metody BPM (ang. Beam Propagation Method), metody różnic skończonych, warunki brzegowe.	3
T-W-6	Modelowanie struktur planarnych optyki scalonej (rozdzielacze, sprzęgacze, interferometry itp.).	2
T-W-7	Zaliczenie formy zajęć.	2
		15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KOD	Forma aktywności	Godziny
laboratoria
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych.	20
A-L-2	Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych.	10
A-L-3	Przygotowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń.	10
A-L-4	Przygotowanie do kolokwium zaliczającego.	5
		45
projekty
A-P-1	Uczestnictwo w zajęciach	5
A-P-2	Samodzielna realizacja zadania projektowego.	20
A-P-3	Wykonanie dokumentacji technicznej projektu.	5
		30
wykłady
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach.	15
A-W-2	Przygotowanie do egzaminu.	15
A-W-3	Udział w konsultacjach.	5
A-W-4	Studiowanie literatury.	10
		45

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KOD	Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1	Metody podające: - wykład informacyjny z użyciem środków multimedialnych.
M-2	Metoda podająca: - wyjaśnienie
M-3	Metoda praktyczna: - ćwiczenia laboratoryjne
M-4	Metoda projektów

Sposoby oceny

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

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
ET_2A_D.ST01_W01 Student posiada wiedzę z zakresu fotoniki obejmującą między innymi znajomość komputerowych narzędzi do wspomagania projektowania i symulacji układów fotonicznych.	ET_2A_W02, ET_2A_W03, ET_2A_W07	T2A_W01, T2A_W03, T2A_W04, T2A_W07	C-1	T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7	M-1	S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
ET_2A_D.ST01_U01 Student potrafi przeprowadzić symulację procesów fizycznych występujących w układach fotonicznych oraz potrafi projektować proste układy fotoniczne przeznaczone do wybranych zastosowań uwzględniając przy tym zadane kryteria użytkowe.	ET_2A_U09, ET_2A_U12, ET_2A_U13	T2A_U08, T2A_U18	C-2	T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-5, T-L-6, T-L-8, T-P-1, T-P-2, T-P-3, T-L-4, T-L-7	M-3, M-2, M-4	S-2, S-3, S-4, S-5

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
ET_2A_D.ST01_W01 Student posiada wiedzę z zakresu fotoniki obejmującą między innymi znajomość komputerowych narzędzi do wspomagania projektowania i symulacji układów fotonicznych.	2,0
	3,0	Student posiada wiedzę z zakresu fotoniki obejmującą między innymi znajomość komputerowych narzędzi do wspomagania projektowania i symulacji układów fotonicznych.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
ET_2A_D.ST01_U01 Student potrafi przeprowadzić symulację procesów fizycznych występujących w układach fotonicznych oraz potrafi projektować proste układy fotoniczne przeznaczone do wybranych zastosowań uwzględniając przy tym zadane kryteria użytkowe.	2,0
	3,0	Student potrafi przeprowadzić symulację procesów fizycznych występujących w układach fotonicznych oraz potrafi projektować proste układy fotoniczne przeznaczone do wybranych zastosowań, uwzględniając przy tym zadane kryteria użytkowe.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Literatura podstawowa

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

Literatura dodatkowa

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

Treści programowe - laboratoria

KOD	Treść programowa	Godziny
T-L-1	Wprowadzenie i organizacja pracy w laboratorium układów fotonicznych.	2
T-L-2	Modelowanie dyspersji impulsów czasowych metodą superpozycji fal monochromatycznych.	2
T-L-3	Modelowanie dyspersji impulsów czasowych poprzez rozwiązanie równania falowego metodą różnic skończonych.	2
T-L-4	Modelowanie propagacji i dyfrakcji wiązek laserowych w ośrodkach optycznych.	2
T-L-5	Modelowanie właściwości modowych falowodów planarnych metodą znajdywania wartości własnych równania falowego.	2
T-L-6	Modelowanie falowodów planarnych z zastosowaniem metody BPM.	4
T-L-7	Modelowanie planarnego rozdzielacza wiązki i interferometru Macha-Zehndera.	4
T-L-8	Kolokwium zaliczające.	2
		20

Treści programowe - projekty

KOD	Treść programowa	Godziny
T-P-1	Zajęcia wprowadzające, konsultacje związane z wyborem projektu.	1
T-P-2	Student wykonuje jeden z następujących rodzajów projektu: I. Projekt prostego praktycznego układu optoelektronicznego lub fotonicznego. II. Projekt prostego zadania numerycznego w zakresie układów fotonicznych.	3
T-P-3	Złożenie wykonanego projektu i zaliczenie projektu.	1
		5

Treści programowe - wykłady

KOD	Treść programowa	Godziny
T-W-1	Podstawowe pojęcia i zagadnienia dotyczące ważniejszych elementów fotonicznych.	2
T-W-2	Modelowanie zjawisk optycznych w ramach optyki geometrycznej w przybliżeniu przyosiowym.	2
T-W-3	Rozchodzenia się światła w ośrodku optycznym - równanie falowe, zjawisko dyspersji i absorpcji.	2
T-W-4	Metody wyznaczania struktur modowych pola elektromagnetycznego w środkach prowadzących światło.	2
T-W-5	Wprowadzenie do metody BPM (ang. Beam Propagation Method), metody różnic skończonych, warunki brzegowe.	3
T-W-6	Modelowanie struktur planarnych optyki scalonej (rozdzielacze, sprzęgacze, interferometry itp.).	2
T-W-7	Zaliczenie formy zajęć.	2
		15

Formy aktywności - laboratoria

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych.	20
A-L-2	Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych.	10
A-L-3	Przygotowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń.	10
A-L-4	Przygotowanie do kolokwium zaliczającego.	5
		45

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - projekty

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-P-1	Uczestnictwo w zajęciach	5
A-P-2	Samodzielna realizacja zadania projektowego.	20
A-P-3	Wykonanie dokumentacji technicznej projektu.	5
		30

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach.	15
A-W-2	Przygotowanie do egzaminu.	15
A-W-3	Udział w konsultacjach.	5
A-W-4	Studiowanie literatury.	10
		45

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	ET_2A_D.ST01_W01	Student posiada wiedzę z zakresu fotoniki obejmującą między innymi znajomość komputerowych narzędzi do wspomagania projektowania i symulacji układów fotonicznych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	ET_2A_W02	Ma 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_W03	Ma 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_W07	Ma rozszerzoną wiedzę w zakresie języków programowania dla urządzeń elektronicznych i telekomunikacyjnych, zna języki opisu sprzętu i komputerowe narzędzia do wspomagania projektowania i symulacji układów i systemów elektronicznych i układów fotonicznych.
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	T2A_W01	ma 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_W03	ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
	T2A_W04	ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
	T2A_W07	zna podstawowe metody, techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu złożonych zadań inżynierskich z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotu	C-1	Zapoznanie studentów z budową i zasadą działania układów fotonicznych przeznaczonych do wybranych zastosowań oraz z metodami ich projektowania i symulacji zjawisk fizycznych w nich występujących.
Treści programowe	T-W-1	Podstawowe pojęcia i zagadnienia dotyczące ważniejszych elementów fotonicznych.
	T-W-2	Modelowanie zjawisk optycznych w ramach optyki geometrycznej w przybliżeniu przyosiowym.
	T-W-3	Rozchodzenia się światła w ośrodku optycznym - równanie falowe, zjawisko dyspersji i absorpcji.
	T-W-4	Metody wyznaczania struktur modowych pola elektromagnetycznego w środkach prowadzących światło.
	T-W-5	Wprowadzenie do metody BPM (ang. Beam Propagation Method), metody różnic skończonych, warunki brzegowe.
	T-W-6	Modelowanie struktur planarnych optyki scalonej (rozdzielacze, sprzęgacze, interferometry itp.).
	T-W-7	Zaliczenie formy zajęć.
Metody nauczania	M-1	Metody podające: - wykład informacyjny z użyciem środków multimedialnych.
Sposób oceny	S-1	Ocena podsumowująca: Kolokwium zaliczające wykład.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student posiada wiedzę z zakresu fotoniki obejmującą między innymi znajomość komputerowych narzędzi do wspomagania projektowania i symulacji układów fotonicznych.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	ET_2A_D.ST01_U01	Student potrafi przeprowadzić symulację procesów fizycznych występujących w układach fotonicznych oraz potrafi projektować proste układy fotoniczne przeznaczone do wybranych zastosowań uwzględniając przy tym zadane kryteria użytkowe.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	ET_2A_U09	Potrafi zaplanować oraz przeprowadzić symulację i pomiary charakterystyk elektrycznych i optycznych, a także wyznaczać parametry charakteryzujące materiały, elementy i układy elektroniczne oraz światłowodowe.
	ET_2A_U12	Potrafi uwzględniać zadane kryteria użytkowe i ekonomiczne przy projektowaniu systemów elektronicznych i telekomunikacyjnych oraz układów fotonicznych, w razie potrzeby przystosowując istniejące metody projektowania lub komputerowe narzędzia wspomagania projektowania.
	ET_2A_U13	Potrafi 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 kształcenia	T2A_U08	potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
	T2A_U18	potrafi 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 przedmiotu	C-2	Wyrobienie umiejętności projektowania wybranych układów fotonicznych oraz symulacji zachodzących w nich procesów fizycznych.
Treści programowe	T-L-1	Wprowadzenie i organizacja pracy w laboratorium układów fotonicznych.
	T-L-2	Modelowanie dyspersji impulsów czasowych metodą superpozycji fal monochromatycznych.
	T-L-3	Modelowanie dyspersji impulsów czasowych poprzez rozwiązanie równania falowego metodą różnic skończonych.
	T-L-5	Modelowanie właściwości modowych falowodów planarnych metodą znajdywania wartości własnych równania falowego.
	T-L-6	Modelowanie falowodów planarnych z zastosowaniem metody BPM.
	T-L-8	Kolokwium zaliczające.
	T-P-1	Zajęcia wprowadzające, konsultacje związane z wyborem projektu.
	T-P-2	Student wykonuje jeden z następujących rodzajów projektu: I. Projekt prostego praktycznego układu optoelektronicznego lub fotonicznego. II. Projekt prostego zadania numerycznego w zakresie układów fotonicznych.
	T-P-3	Złożenie wykonanego projektu i zaliczenie projektu.
	T-L-4	Modelowanie propagacji i dyfrakcji wiązek laserowych w ośrodkach optycznych.
	T-L-7	Modelowanie planarnego rozdzielacza wiązki i interferometru Macha-Zehndera.
Metody nauczania	M-3	Metoda praktyczna: - ćwiczenia laboratoryjne
	M-2	Metoda podająca: - wyjaśnienie
	M-4	Metoda projektów
Sposób oceny	S-2	Ocena podsumowująca: Kolokwia zaliczające na ćwiczeniach laboratoryjnych.
	S-3	Ocena podsumowująca: Wykonanie i zaliczenie zadania projektowego.
	S-4	Ocena formująca: Sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych.
	S-5	Ocena formująca: Aktywność na ćwiczeniach laboratoryjnych.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student potrafi przeprowadzić symulację procesów fizycznych występujących w układach fotonicznych oraz potrafi projektować proste układy fotoniczne przeznaczone do wybranych zastosowań, uwzględniając przy tym zadane kryteria użytkowe.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0