ZUT - Krajowe Ramy Kwalifikacji / Rok 2013/2014 / Wydział Elektryczny / Elektronika i Telekomunikacja (S2) / Układy i Systemy Elektroniczne / Sylabus przedmiotu - Fotoniczne i optoelektroniczne układy scalone

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

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 dydaktyczna	KOD	Semestr	Godziny	ECTS	Waga	Zaliczenie
laboratoria	L	2	30	1,5	0,25	zaliczenie
projekty	P	2	15	1,0	0,33	zaliczenie
wykłady	W	2	30	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 wybranych fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych oraz z prostymi metodami obliczeniowymi stosowanymi w analizie tego typu układów.
C-2	Wyrobienie umiejętności symulacji działania wybranych elementów wchodzących w skład fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.

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

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

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

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KOD	Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1	Metody podające: - wykład informacyjny z użyciem środków multimedialnych.
M-2	Metoda praktyczna: - ćwiczenia laboratoryjne.
M-3	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: Aktywnosć 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.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_W04	T2A_W01, T2A_W03, T2A_W04	C-1	T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-9, T-W-10	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.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_U13	T2A_U08, T2A_U18	C-2	T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-8, T-L-9, T-L-10, T-L-11, T-L-12, T-L-13, T-L-14, T-L-15, T-P-1, T-P-2, T-P-3, T-P-4	M-2, M-3	S-2, S-3, S-4, S-5

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
ET_2A_D.USE06_W01 Student posiada wiedzę z zakresu budowy i zasady działania wybranych fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.	2,0
	3,0	Student 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 kształcenia	Ocena	Kryterium 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
	3,0	Student 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

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

Literatura dodatkowa

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
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

Treści programowe - laboratoria

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

Treści programowe - projekty

KOD	Treść programowa	Godziny
T-P-1	Zajęcia wprowadzające.	1
T-P-2	Konsultacje związane z wyborem projektu.	2
T-P-3	Student 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-4	Złożenie wykonanego projektu i zaliczenie projektu.	2
		15

Treści programowe - wykłady

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

Formy aktywności - laboratoria

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych.	30
A-L-2	Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych.	6
A-L-3	Przygotowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń.	6
A-L-4	Przugotowanie do kolokwiów zaliczających.	3
		45

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

Formy aktywności - projekty

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-P-1	Uczestnictwo w zajęciach.	15
A-P-2	Samodzielna realizacja zadania projektowego.	10
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.	30
A-W-2	Przygotowanie do egzaminu.	10
A-W-3	Udział w konsultacjach.	2
A-W-4	Studiowanie literatury.	3
		45

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

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	ET_2A_D.USE06_W01	Student posiada wiedzę z zakresu budowy i zasady działania wybranych fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.
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_W04	Ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie elementów i urządzeń wchodzących w skład sieci telekomunikacyjnych, w tym sieci bezprzewodowych.
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
Cel przedmiotu	C-1	Zapoznanie studentów z budową i zasadą działania wybranych fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych oraz z prostymi metodami obliczeniowymi stosowanymi w analizie tego typu układów.
Treści programowe	T-W-1	Podstawowe pojęcia i zagadnienia z zakresu ważniejszych elementów optoelektronicznych i fotonicznych.
	T-W-2	Metody macierzowe stosowane do badania i projektowania optoelektronicznych i fotonicznych układów scalonych.
	T-W-3	Rozchodzenie się światła w ośrodkach optycznych - zjawiska występujące podczas propagacji impulsów świetlnych.
	T-W-4	Rozchodzenie się światła w strukturach falowodowych.
	T-W-5	Metody propagacji wiązki optycznej stosowane do projektowania fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.
	T-W-6	Struktury planarne w optyce scalonej (rozdzielacze, sprzęgacze, interferometry itp.).
	T-W-7	Struktury periodyczne oraz warstwowe struktury planarne i filtry optyczne w układach optyki scalonej.
	T-W-8	Analiza struktur warstwowych metodą macierzy przejścia.
	T-W-9	Optyczne zjawiska nieliniowe w fotonicznych i optoelektronicznych układach scalonych.
	T-W-10	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 budowy i zasady działania wybranych fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.
	3,5
	4,0
	4,5
	5,0

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	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.
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.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	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 symulacji działania wybranych elementów wchodzących w skład fotonicznych i optoelektronicznych układów scalonych.
Treści programowe	T-L-1	Wprowadzenie i organizacja pracy w laboratorium układów fotonicznych.
	T-L-2	Badanie propagacji i dyfrakcji wiązek laserowych w ośrodkach optycznych.
	T-L-3	Badanie zjawiska sprzęgania światła w strukturach planarnych.
	T-L-4	Badanie zjawiska samoogniskowania i samorozogniskowania wiązek świetlnych w nieliniowych ośrodkach optycznych.
	T-L-5	Badanie generacji, propagacji i oddziaływań fal solitonowych.
	T-L-6	Badanie planarnego rozdzielacza wiązki i interferometru Macha-Zehndera.
	T-L-7	Projektowanie warstw refleksyjnych i antyrefleksyjnych metodą macierzy przejścia.
	T-L-8	Kolokwium zaliczające pierwszą serię ćwiczeń.
	T-L-9	Badanie dyspersji impulsów czasowych metodą superpozycji fal monochromatycznych.
	T-L-10	Badanie dyspersji impulsów czasowych poprzez rozwiązanie równania falowego metodą różnic skończonych.
	T-L-11	Badanie właściwości modowych falowodów planarnych metodą znajdywania wartości własnych równania falowego.
	T-L-12	Badanie falowodów planarnych z zastosowaniem metody BPM.
	T-L-13	Badanie optycznych filtrów selektywnych metodą macierzy przejścia.
	T-L-14	Badanie transformacji gaussowskiej wiązki laserowej przez elementy optyczne metodą ABCD.
	T-L-15	Kolokwium zaliczające drugą serię ćwiczeń.
	T-P-1	Zajęcia wprowadzające.
	T-P-2	Konsultacje związane z wyborem projektu.
	T-P-3	Student 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-4	Złożenie wykonanego projektu i zaliczenie projektu.
Metody nauczania	M-2	Metoda praktyczna: - ćwiczenia laboratoryjne.
Metody nauczania	M-3	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: Aktywnosć na ćwiczeniach laboratoryjnych.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0
	3,0	Student 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