Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2018/2019

Vláknová optika pro biologii a medicínu

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
17PMP2VOB Z,ZK 4 2+1+1 česky
Přednášející:
Marie Pospíšilová (gar.)
Cvičící:
Marie Pospíšilová (gar.), Hana Kalábová
Předmět zajišťuje:
katedra přírodovědných oborů
Anotace:

Optické vlákno, základní parametry, podmínka vedení, přístup geometrické a vlnové optiky, Maxwellovy rovnice, vidová struktura. Optické vláknové prvky, optické vlákno jako zobrazovací prvek. Optické vláknové svazky, endoskop. Úvod do optických vláknových senzorů, základy spektroskopie, pasivní a aktivní optické vláknové senzory, reflexní a transmisní optické vláknové biosenzory, chemické a povrchové plazmony využívající optické vláknové bisenzory.

Požadavky:

1. udělení zkoušky

Zápočet ze cvičení, závěrečný test - 10 otázek a příkladů po max. 10 bodech z probrané látky (na 90 minut), požadavek - min. 60 bodů.

2. udělení zápočtu

Minimálně 80% účast na cvičení, PP prezentace na seminář „Optické vláknové senzory“ (OVS) - výběr libovolného systému OVS na cca 10 - ti slidech v PP (vždy po dvojicích), protokoly z měření, absolvování testu na konci 7-mého cvičení (5 příkladů po 10-ti bodech), požadavek - min. 30 bodů.

Osnova přednášek:

1.Úvod do vláknové optiky - princip šíření světla optickým vláknem (OV), rozdělení, užití a technologie přípravy OV

2.Definice optického vlákna, odvození základních parametrů v přístupu geometrické optiky, totální reflexe, normalizovaná frekvence a počet vidů, útlum a kritický poloměr ohybu, evanescentní pole a hloubka vniku

3.Šíření elektromagnetického záření optickým vláknem - Maxwellovy rovnice pro válcově symetrické prostředí

4.Řešení Maxwellových rovnic - vidová struktura, jedno a vícevidové optické vlákno, rozdělení výkonu vedeného v jádře a obalu optického vlákna

5.Základní měřící metody měření parametrů optických vláken - geometrie, index lomu, spektrální závislost útlumu

6.OV pro zobrazování a osvětlování, vlákno jako zobrazovací prvek, optické vláknové svazky, endoskop, optické vláknové sondy (OVSo),

7.Optické vláknové elementy, kónická a zúžená optická vlákna, změna jejich základní parametrů a srovnání s klasickým optickým vláknem, speciální optická vlákna

8.Úvod do optických vláknových senzorů - definice vláknového senzoru, jeho základní části, rozdělení senzorů na vlastní a nevlastní

9.Úvod do základů spektroskopie - absorpce, fluorescence, Jablonskeho diagram, příklad OVSo pro reflexní spektroskopii

10.Chemické optické vláknové senzory - příklady vlastních a nevlastních senzorů

11.Optické vláknové biosenzory - struktura a jejich popis

12.Reflexní a transmisní optické vláknové biosenzory

13.Biosenzory využívající vláknové optické elementy - tapery, kónická vlákna

14.Vláknové biosenzory využívající povrchové plazmony a speciální vlákna

Po každé přednášce bude studentům předána pp prezentace.

Osnova cvičení:

1. Organizace cvičení, podmínky zápočtu, zadání referátu

2. Příklady výpočtů základních parametrů optických vláken (OV), odvození výpočtu NA

3. Výpočty NA, osvětlené plochy, zkosené čelo vlákna

4. Příklady na výpočet kritického poloměru ohybu, hloubky vniku evanescentního pole

5. Výpočty útlumu OV; zadání výpočtu řešení MR pro SM a MM optická vlákna (skupiny 5 studentů)

6. Odpadá (státní svátek)

7. Opakování výpočtů základních parametrů OV; konzultace výpočtů řešení MR

8. Informační test z příkladů; prezentace výsledků řešení MR

9. Prezentace referátů z OVS

10. Výpočty příkladů uspořádání OV pro snímání intenzity světla

11. Exkurze na ÚFE AV ČR, v.v.i. 8,00 - 12,00 (1. skupina 13 studentů 8,00-9,40, 2. skupina 12 studentů 10,00-11,40)

12. Laboratorní cvičení - měření fluorescence Ru komplexu jako funkce výkonu laseru - první skupina (druhá skupina samostudium)

13. Laboratorní cvičení - měření fluorescence Ru komplexu jako funkce výkonu laseru - druhá skupina (první skupina samostudium)

14. Shrnutí základních principů OV a OVS

Cíle studia:
Studijní materiály:

[1] Pospišilová, I. Kašík, V. Matějec: „Vláknová optika pro biologii a medicínu“, ČVUT v Praze 2011

[2] www.ufe.cz

Materiál k probírané látce na www stránkách:

http://www.bluerr.com/images/Overview_of_FOS2.pdf

http://www.thefoa.org/tech/ref/OSP/fiber.html

http://www.wtec.org/loyola/opto/c6_s3.htm

http://classes.engr.oregonstate.edu/eecs/spring2011/ece483-001/Review%20paper%20Chemical%20Sensors%20and%20Biosensors.pdf

Poznámka:
Rozvrh na zimní semestr 2018/2019:
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
místnost KL:B-137_N
Pospíšilová M.
08:00–09:50
(přednášková par. 1)
Kladno FBMI
Učebna
místnost KL:B-720_N
Pospíšilová M.
12:00–13:50
(přednášková par. 1
paralelka 1)

Kladno FBMI
Učebna
Út
St
Čt

Rozvrh na letní semestr 2018/2019:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 21. 7. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet4719506.html