Az
OPTIKA MODUL
tárgyai

Modulfelelõs: Dr. Richter Péter egyetemi tanár
 
 

Lézerfizika
Kreditpont: 5
Tárgyfelelõs: Dr. Lõrincz Emõke
Rövid tematika: Fény és anyag kölcsönhatása, spontán emisszió, abszorpció, indukált
emisszió. Nemsugárzásos átmenetek. Vonalkiszélesedési mechanizmusok, telítõdés.
Gerjesztési folyamatok. Passzív optikai rezonátorok. Módusszerkezet,
rezonanciafrekvencia és diffrakciós veszteségek. Gauss-nyaláb terjedése. A lézermûködés
elmélete. Fenomenológikus tárgyalás: rate-egyenletek. Folytonos és impulzusüzemû
lézermûködés. Félklasszikus lézerelmélet: lineáris közelítés, nemlineáris elmélet. A lézerek
kvantumelmélete. Fotonsztatisztika és vonalszélesség.
Lézertípusok: szilárdtestlézerek, gázlézerek, festék- és kémiai lézerek, félvezetõ lézerek,
szabadelektron-lézer. Lézernyaláb tulajdonságai: monokromatikusság, koherencia,
irányítottság, fényesség. Lézerek alkalmazásai, lézerpiac.

Kvantumelektronika alapjai
Kreditpont: 4
Tárgyfelelõs: Dr. Péczeli Imre
Rövid tematika: Az optikai anyag tulajdonságainak leírása. Az optikai anyag
mikroszkópikus leírása. Kétnívós atomi rendszer jelenségei. Polarizáció, dielektromos
szuszceptibilitás, törésmutató, abszorpció, emisszió. Telítés jelensége. Ütközések,
relaxációk figyelembevétele. Homogén és inhomogén vonalkiszélesedések. A három nívós
rendszer kölcsönhatása elektromágneses térrel. Kétfotonos lépcsõs átmenetek. Kétfotonos
rezonancia nélküli (Raman) átmenetek. Erõsítés inverzió nélkül. Vonalalak torzulások.
Lézeres spektroszkópia. Koherens tranziens jelenségek. Kétnívós atom erõs
elektromágneses térben. Optikai Bloch vektor és lassan változó amplitúdó közelítés. A
szabad indukció bomlása. Foton echo. Dicke féle szupersugárzás. Kétfotonos relaxációk.
Az anyag optikai tulajdonságainak makroszkópikus leírása, nemlineáris optika. Optikai
sugárzások modulációja.

Bevezetés a kvantumoptikába
Kreditpont: 4
Tárgyfelelõs: Dr. Kálmán Péter
Rövid tematika: Az elektromágneses  sugárzás kvantált leírásának elõzményei. A régi
kvantumelmélet foton fogalma. A harmonikus oszcillátor kvantummechanikája. Klasszikus
elektromágneses hullámok. A sugárzási tér kvantálása. Állóhullámok. Egymódusú
hullámtér kvantálása. Kvantumfluktuációk. Többmódusú terek. Zérusponti energia,
vákumfluktuációk. Módusbetöltési szám. Fotonok.  A sugárzás emissziója és abszorpciója.
Az xE  és a pA  kölcsönhatási operátorok. Mértéktranszformációk. Perturbáció-számitás.
Mértékfüggetlen átmeneti amplitúdók. A Rabi-modell. A klasszikus és kvantum
koherencia  fogalma. Kvantumkoherencia függvények. Koherens állapotok. Fázis és
szuperpozició. Egymódusú koherens állapotok. Koherens állapotok mint minimális
bizonytalanságú állapotok. A koherens állapot generátora. A szemiklasszikus sugárzás-
elmélet és a  kvantumelektrodinamika viszonya.

Elektromágneses sugárzás és anyag kölcsönhatása
Kreditpont: 4
Tárgyfelelõs: Dr. Kálmán Péter
Rövid tematika: Elektrodinamika és kanonikus kvantálás a Coulomb mértékben. Átmeneti
amplitudók perturbatív számítása. Átmeneti valószínûség. Az atomok és a fotonok közötti
kölcsönhatási folyamatok áttekintése: foton emisszió, abszorpció és szórás, többfotonos
folyamatok, sugárzási korrekciók, kölcsönhatás fotonkicserélõdéssel. A
kvantumelektrodinamika teljesítõképessége ( kitekintés ).

Nemlineáris optika
Kreditpont: 5
Tárgyfelelõs: Papp Zsolt
Rövid tematika: Anizotrop anyagok fizikai tulajdonságai. A dielektromos tenzor. A
kristályoptika alapjai. Fresnel-féle hõegyenlet. Polarizációs tulajdonságok.
Kristályszimmetriák, optikai tengelyek. Lineáris elektrooptikai jelenség. Kristályok,
eszközök mûködési jellemzõi, alkalmazásai. Másodrendû elektrooptikai jelenség. Kerr-
effektus. Másodrendû magnetooptikai jelenség. Optikai rendszerek nemlineáris
viselkedésének alapvetõ összefüggései. Zaj nemlineáris rendszerekben. Maxwell-Bloch
egyenlet. Fakker-Planek egyenlet. Felharmonikusok keltése. Nemlineáris anyagok.
Sebességi illesztés. Optikai keverés. Parametrikus erõsítés. A lézeres nemlineáris
spektroszkópia elemei. "Lamb-lyuk". Többfotonos folyamatok. A fáziskonjugáció alapjai.
Ultrarövid impulzusok generálása, terjedése. Diszperzió hatása. Femtoszekundumos
technika. Optikai szolitonok. Erõsítés.

Optikai elemek és mûszerek
Kreditpont: 4
Tárgyfelelõs: Dr. Ábrahám György
Rövid tematika: Az optikai elemek rendszerezése. Lencsék, tükrök, prizmák, rácsok.
Színszûrõk (üveg, dielektrikum). Polarizátorok. Optikai szálak (fénykábelek,
képtovábbítók). Fényforrások, detektorok, objektívek, okulárok. Távcsövek, csillagászati
mûszerek, mikroszkópok, monokromátorok, spektrométerek. Fényképezõgépek,
videokamerák, filmfelvevõk. Vetítõberendezések, projektorok. Video és számítógép
kivetítõk. Geodéziai mûszerek, távmérõk. Optikai sebesség és gyorsulásmérõk.
Interferométerek. Három dimenziós érzékelések, Moiré technikák. Sztereo képtechnika.
Lézeroptikák, lézer szkennerek, lézer printerek, faxok, xerox berendezések.

Optikai méréstechnika
Kreditpont: 4
Tárgyfelelõs: Kornis János
Rövid tematika: Optikai adat- illetve jelátvitel méréstechnikai sajátosságai. Optikai
mérõrendszerek elemei, fényforrások, detektorok rögzítõanyagok. Az elemek optikai
sajátságainak méréstechnikája.
Alaprendszerek. Színmérés. Spektroszkópia. Lézeres interferometria (szög-, hosszúság-
párhuzamosság-mérés) Heterodin és fázistolásos interferometria; holografikus- és
szemcsekép interferometria (deformáció, rezgés, törésmutató eloszlás, alakmérés). Optikai
adatfeldolgozás. Fotoelaszticitás. Fényvezetõszál-érzékelõk. Határterületi méréstechnikák.

Holográfia
Kreditpont: 3
Tárgyfelelõs: Dr. Füzessy Zoltán
Rövid tematika: Holografikus képalkotás. Hullámfront-rekonstrukció. A rekonstruált kép
sajátságai. Hologram típusok. Optikai rendszerek és fényforrások. Rögzítõangyagok.
Gyakorlati holográfia. Alkalmazások: látványhologram, hologramok a
biztonságtechnikában, holografikus optikai elemek, négyhullámkeverés, számítástechnikai
és méréstechnikai alkalmazások.
 

Optikai rendszerek tervezése
Kreditpont: 4
Tárgyfelelõs: Dr. Szarvas Gábor
Rövid tematika: Sugárátvezetés vékony lencsén. Fotometria, fényenergia terjedése optikai
rendszerben. Tükrök, prizmák. Egzakt sugárkövetés. Sugárkövetési technikák. Aberrációk.
Aberrációk korrekciója. Képkiértékelés. Számítógépes optikai tervezés, optimalizácó.
Optikai CAD/CAM rendszerek. Gauss nyalábok terjedése. Moduláció és szkennelés.
Spektrométerek. Optikai vékonyréteg-rendszerek számítógépes tervezése. Fotodetektorok.
Optikai hullámvezetõk tervezése. Integrált optikai és fényvezetõ szálas rendszerek
tervezése.
 

Optikai anyagok és technológiák
Kreditpont: 5
Tárgyfelelõs: Dr. Kocsányi László
Rövid tematika: Fény és anyag kölcsönhatása. Optikai elemek és jellemzõik
összefoglalása. Anyagok és eszközök optikai tulajdonságainak tudatos módosítási
lehetõségei. Felületkialakítás. Reflexiós és transzmissziós tulajdonságok megváltoztatása
rétegszerkezetekkel. Optikai elemek elõállítása és eszközrendszere. Gyártástechnológiai
ismeretek. Üveg- és kristályelemek gyártási eljárásai. Mûanyag optikai elemek gyártása.
Speciális technológiák. Minõségellenõrzés. Optikai rétegszerkezetek készítése. Integrált
optikai eszközök és technológiájuk.
 

Optikai adatátvitel
Kreditpont: 3
Tárgyfelelõs: Papp Zsolt
Rövid tematika: Fénytávközlõ rendszerek kialakulása, elemei, felépítése. Alapfogalmak:
csillapítás, diszperzió, numerikus apertura. Maxwell-egyenletek megoldása változó
dielektromos állandójú közegekben. Fényterjedés lépcsõs törésmutató eloszlású
(egymódosú) szálakban. Fényelterjedés folytonos törésmutató eloszlású (sokmódusú)
szálakban. Fényvezetõ szálak optikai átviteli tulajdonságai. A fényvezetõs összeköttetés
alapelemei. Fényvezetõ összeköttetés és elemeinek tervezése. Fényvezetõs
rendszertechnika. Fényvezetõ rendszerek és elemeinek méréstechnikája.
 

Optikai jelfeldolgozás
Kreditpont: 3
Tárgyfelelõs: Dr. Jakab László
Rövid tematika: Színeskép-feldolgozás. Ábrafelismerés. Optikai korrelátorok.
Optoelektronikai asszociatív memóriák. Mûveletek optikai modellezése. Alapmûveletek
(Fourier-transzformáció, korreláció, mátrixalgebra). Folytonos függvények
spektrumanalízise. Idõ-frekvencia analízis. Diszkrét mûveletek. Akuszto-optikai
processzorok. AO elemek és jellemzõk. Teljesítményspektrum-analizátorok és
korrelátorok. Processzor megvalósítások. Optikai hullámvezetõk. Nemlineáris optikai
hullámvezetõk. Optikai transzformációk. Geometriai transzformációk. Lineáris, invariáns
transzformációk. Nemlineáris transzformációk. Optikai lineáris algebra. Alkalmazások.

Optikai adattárolás
Kreditpont: 2
Tárgyfelelõs: Dr. Szarvas Gábor
Rövid tematika: Az optikai adattárolás módszerei, típusai, lehetõségei (fénykép, hologram,
optikai lemez, stb.). Az optikai diszkes rendszerek kiolvasása. Fizikai alapok. Matematikai
modell. Jel/zaj viszony. Optikai hibajelképzés. Optikai kiolvasó rendszerek. A diffrakció
vektorelmélete (vázlatos leírás az optikai diszkes rendszerek pontosabb értelmezésére). Az
optikai diszkes rendszerekben alkalmazott mozgatók, szabályozók, aktuátorok. Optikai
lemezek másolása. Kódolás. Írható optikai diszkes rendszerek. Várható fejlõdési irányok
elemzése.

Interferencia
Kreditpont: 4
Tárgyfelelõs: Dr. Szarvas Gábor
Rövid tematika: Az interferencia fogalma, a fogalom általánosítása magasabbrendû
jelenségekre. Koherencia fogalma. Wiener-Chincsin tétel. A sugárforrás három típusa:
termikus, lézer, paraméteres.
Az interferométerek két osztálya: fázisfrontosztás, amplitúdóosztás. Interferometria és
spektroszkópia, Michelson-Morley kísérlet és folytatása, a fénysebesség kanonizálása, a
méter új definíciója. Stellár-interferométer, intenzitáskorreláció, új stellár-interferométer.
Doppler-anemométerek, optikai távmérés a geodéziában.
Az elektronsugárzás interferenciája: alapjelenség, Aharonov-Bohm effektus. A
neutronsugárzás interfernciája: Young interferencia neutronokkal, gravitáció, gyorsulás,
mágneses tér, a spinorok forgása, hogyan nem sikerült megfogni Schrödinger macskáját.
Az atomsugárzás interferenciája. Az EPR paradoxon. Bell kísérletek.

Kristályfizika - optikai anyagok
Kreditpont: 4
Tárgyfelelõs: Dr. Jakab László
Rövid tematika: A kristályszerkezet kialakulását meghatározó anyagi jellemzõk.
Fázisátalakulás. Szimmetriák.. Jellemzõ kristályszerkezetek. Kristályok leírása,
rácsszerkezet meghatározása diffrakciós módszerekkel. Rácsinterferencia.
Röntgensugárzás, elektronok, neutronok szóródása..
Kristályok optikai tulajdonságai, kapcsolatatuk a szimmetriatulajdonságokkal, izotróp,
egytengelyû, kéttengelyû anyagok, polarizációs effektusok. Törésmutató hullámhossz-,
sûrûség- és hõmérsékletfüggése. Nemlineáris tulajdonságok. Lézerkristályok. Optikai
áteresztés, kristályspektroszkópia. Ssávszerkezet, abszorpciós él. Többfotonos abszorpció.
Optikai kristályok készítése és kezelése. Kristálynövesztés, adalékolás, orientálás, vágás
polírozás. A reális kristályok jellemzõ kristályhibái és azok vizsgálati módszerei. A
kristályok alapminõsítése fizikai és kémiai módszerekkel. Az elnyelés okai az áteresztõ
tartományban, színcentrumok kialakulása.

Színtan
Kreditpont: 4
Tárgyfelelõs: Dr. Wenczel Klára
Rövid tematika: A színek definíciója. Fotometriai alapfogalmak. Fényforrások, színszûrõk.
A szubtraktív és az additív színkeverés. Az emberi szem felépítése, mûködése. Világosság
és színadaptáció. A színek jellemzõi. Metameria, fehérség, kiegészítõ színek, ideális
színek. A színmérés alapjai. A CIE, a Munsell, a COLOROID, a TPT és egyéb
színrendszerek. Színmérõ mûszerek. Színvisszaadás. A színmegjelenítés lehetõségei:
színes fotozás, színes monitorok, festékek, nyomdai eljárások.

Spektroszkópia és anyagszerkezet
Kreditpont: 2
Tárgyfelelõs: Dr. Richter Péter
Rövid tematika: Az elektromágneses spektrum, fény és anyag kölcsönhatása.  A
csoportelmélet alapjai. Elektron átmenetek, kiválasztási szabályok. Technikai
megvalósítás, fényforrások, monokromátorok, detektorok. Forgási és rezgési átmenetek
infravörös és Raman-spektroszkópia. Fourier-transzformációs technikák: FTIR, FT-
Raman. A belsõ héjak gerjesztései: UPS, XPS, ESCA. Auger-spektroszkópia.
Szinkrotronsugárzás alkalmazása. Gerjesztések szilárdtestekben: dielektromos függvény.
(Kramers-Kronig analizis), fémek, félvezetõk, szigetelõk. Speciális technikák:
elllipszometria, foto és elektrolumineszcencia. Spektroszkópia töltött részecskékkel:
EELS, HREELS, pozitronannihiláció, alagutspektroszkópia.

Fotonikai eszközök II.
Kreditpont: 2
Tárgyfelelõs: Dr. Mojzes Imre
Rövid tematika: Bevezetés. Integrált optika: struktúrakialakítás, passzív elemek, aktív
elemek, méréstechnika. Félvezetõ lézer elmélet: egymódusú lézerek, csatolt rendszerek,
lézersorok,  kapható lézerdiódák fontosabb tulajdonságai. Hullámvezetõk: kvarc, hosszú
hullámok vezetõi, polimerek, fluoridok, nem kör keresztmetszetû rendszerek. Fény-anyag
kölcsönhatás. Összegzés és kitekintés.

Foto- és képszerkesztési technikák
Kreditpont: 2
Tárgyfelelõs: Antal  Ákos
Rövid tematika: A fotográfia tárgya, helye az optikában, a mûszaki gyakorlatban és a
mûvészetekben. A felvételi eszközök csoportosítása. A fényképezõgép felépítése és
fontosabb részei. Zárszerkezetek, objektívek, keresõk típusai, mûszaki fényképezõgépek.
A perspektívakorrekció lehetõségei. Fekete-fehér és színes felvételi nyersanyagok
felépítése, kiválasztása és kidolgozási technikája. A helyes expozíció meghatározása.
Fénymérõk, fénymérési technikák. Fotometriában alkalmazható megvilágítások.
Szenzitometria. Képszerkesztési technikák, kompozíciók.
 

Mechatronika
Kreditpont: 2
Tárgyfelelõs: Dr. Halmai Attila
Rövid tematika: A mechatronika fogalma, jellemzõi. Érzékelõk: elmozdulás és
szögérzékelõk, mechanikai feszültség érzékelõi, sebesség és gyorsulás érzékelõk, erõ és
nyomás, fény és hõ szenzorok. Illesztések. Beavatkozó elemek: elektronikus,
elektromágneses, piezoelektromos, magnetostrikciós, termikus, emlékezõ fémes,
pneumatikus, hidraulikus és elektrokémiai aktuátorok. Az aktuátorok meghajtása.
Mikroelektronika a mechatronikában. A mikroszámítógépek belsõ felépítése. A CPU
felépítése: 8 és 16 bites mikroprocesszorok. Bemeneti és kimeneti lehetõségek, illesztõ
egységek. A/D és D/A konverterek.

Optikai mérések
Kreditpont: 6
Tárgyfelelõs: Dr. Péczeli Imre
Rövid tematika: Geometriai optikai alapmérések (fókusztávolság, görbületi sugár,
síkpárhuzamosság mérése autokol-limációval). Nagyméretû sík tárgy hullámosságnak
mérése autokollimátorral. Optikai átviteli függvény mérése. Prizma törõszögének, és
törésmutatójának mérése. Folyadékok és szilárd anyagok törésmu-tatójának mérése.
Mikroszkópok. Törésmutató mérés Rayleigh interferométerrel. Mozgó tárgy egy sebes-ség
komponensének mérése differenciál lézer-Doppler anemométerrel. A He-Ne lézeres
egykoordinátás útmérõ használata, méréstechnikai jellemzõinek kimérése. Optikai
felharmonikus keltés Q kapcsolt YAG-lézerrel. Lézerdióda karakterisztika és sugárprofil
mérése.

Optika szeminárium I.-IV.
Kreditpont: 4x2
Tárgyfelelõs: Dr. Richter Péter

Önálló laboratórium
Kreditpont: 10
Tárgyfelelõs: Dr. Lõrincz Emõke