Optické metody, technologie a přístrojová technika pro biomedicínu

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Fyzikální popis optického vlnového pole. Metody generace a detekce optických vlnových polí. Fyzika fotodetekce, šum fotodetektorů. Teoretický popis a modelování transportu energie optických vlnových polí. Popis interakce světla s látkou, tlak záření, disperze, absorpce a rozptyl optického záření. Difrakce a teorie optického zobrazení. Aberační vlastnosti optických soustav. Analýza a modelování vlastností optických soustav. Základy návrhu optických soustav pro zobrazování, diagnostiku a měření v biomedicíně. Návrh mikroskopů, endoskopů, konfokálních a skenovacích zobrazovacích a diagnostických systémů a pomocných optických soustav v biomedicínských přístrojích. Základy polarizačních vlastností optických soustav. Měření polarizačních vlastností optického záření. Základy optiky krystalů. Tekuté krystaly. Základy radiometrických, fotometrických a spektrálních vlastností optických soustav. Technologie aktivní a adaptivní optiky - princip, návrh, modelování, aplikace. Technologie difraktivní optiky - princip, návrh, modelování, aplikace. Technologie gradientní optiky - princip, návrh, modelování, aplikace. Základy nelineární optiky, elektrooptiky, magnetooptiky, akustooptiky, fotoakustiky - fyzikální principy a aplikace v biomedicínské technice. Fyzikální principy vybraných optických a optoelektronických přístrojů a jejich aplikace v biomedicíně. Současné technologie výroby a metrologie klasické i neklasické optiky.

Požadavky:

Výuka probíhá v podobě řízeného samostudia s pravidelnými konzultacemi. Kromě zkoušky je požadováno vypracování písemné studie studentem na zadané téma.

Osnova přednášek:

1.Fyzikální popis optického vlnového pole. Metody generace a detekce optických vlnových polí. Fyzika fotodetekce, šum fotodetektorů.

2.Teoretický popis a modelování transportu energie optických vlnových polí.

3.Popis interakce světla s látkou, tlak záření, disperze, absorpce a rozptyl optického záření.

4.Difrakce a teorie optického zobrazení. Aberační vlastnosti optických soustav. Analýza a modelování vlastností optických soustav.

5.Základy návrhu optických soustav pro zobrazování, diagnostiku a měření v biomedicíně.

6.Návrh mikroskopů, endoskopů, konfokálních a skenovacích zobrazovacích a diagnostických systémů a pomocných optických soustav v biomedicínských přístrojích.

7.Základy polarizačních vlastností optických soustav. Měření polarizačních vlastností optického záření. Základy optiky krystalů. Tekuté krystaly.

8.Základy radiometrických, fotometrických a spektrálních vlastností optických soustav.

9.Technologie aktivní a adaptivní optiky - princip, návrh, modelování, aplikace.

10.Technologie difraktivní optiky - princip, návrh, modelování, aplikace.

11.Technologie gradientní optiky - princip, návrh, modelování, aplikace.

12.Základy nelineární optiky, elektrooptiky, magnetooptiky, akustooptiky, fotoakustiky - fyzikální principy a aplikace v biomedicínské technice.

13.Fyzikální principy vybraných optických a optoelektronických přístrojů a jejich aplikace v biomedicíně.

14.Současné technologie výroby a metrologie klasické i neklasické optiky.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Cílem je seznámit studenty s vybranými základy optických metod, technologií a přístrojů používaných v biomedicínské technice. Seznámit studenty s teoretickým fyzikálním popisem, matematickým modelováním a návrhem optických soustav a prvků nutných pro konstrukci optických biomedicínských přístrojů. Získané znalosti mohou studenti uplatnit při konstrukci optických přístrojů a aplikaci různých optických metod ve vědeckovýzkumné činnosti či firemní praxi.

Studijní materiály:

Povinná:

[1] A.Mikš: Aplikovaná optika. Vydavatelství ČVUT, Praha 2009.

[2] B. E. A. Saleh, M. C. Teich: Fundamentals of Photonics, Wiley 2007.

Doporučená:

[3] M.Bass: Handbook of Optics. Vol.I-V, McGraw-Hill Professional, 2009.

[4] H. Gross (ed.): Handbook of Optical Systems. Vol.I-V, Wiley-VCH, 2008.

[5] J.Fujimoto, D.Farkas: Biomedical Optical Imaging. Oxford University Press, 2009.

[6] R.Splinter, B.Hooper: An Introduction to Biomedical Optics. CRC Press, 2006.

[7] R.Liang: Biomedical Optical Imaging Technologies. Springer 2013.

[8] R.Liang: Optical Design for Biomedical Imaging. SPIE Press 2010.

[9] B.C.Kress, P.Meyrueis: Applied Digital Optics: From Micro-optics to Nanophotonics. Wiley 2009.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: