HLAVNÍ STRANALaboratoře a učebnyStudijní materiályZkouškyBakalářské práceDiplomové práceDisertační práce

Témata diplomových prací

Téma Vedoucí
Využití prostorových modulátorů světla v aplikacích s kvadratickou modulací fáze Z. Bouchal
Algoritmy pro rekonstrukci obrazu v digitální holografii Z. Bouchal
Kvantové efekty v limitě velké teploty R. Filip
Kvantové měření s minimální poruchou R. Filip
Dynamika nanočástic v optických pastích M. Gavenda
Pokročilé modulační formáty pro vysoce spektrálně efektivní optickou komunikaci M. Gavenda
Koherentní optické technologie pro systémy s vysokou přenosovou rychlostí M. Gavenda
Ultra-broadband optical autocorrelator M. Ježek
Optický nelineární detektor M. Ježek
Komprese obrazu pro analýzu optických polí M. Ježek
Překonání difrakčního limitu zobrazení M. Ježek
Nové detektory s rozlišením počtu fotonů M. Ježek
Zobrazení silně rozptylujících biologických objektů M. Ježek
Zúžená optická vlákna M. Ježek
Mikrokontrolery pro řízení optoelektronických měření M. Ježek
Digitální zpracování signálu pomocí programovatelných hradlových polí M. Ježek
Úzkopásmový jednofotonový zdroj M. Ježek
Experimentální kvantová fyzika s fotony M. Ježek
Stabilizace optických interferometrů M. Ježek
Hyper-kódování kvantových bitů a jeho využití pro kvantové počítače M. Ježek
Řízení polovodičových laserových diod M. Ježek
Frekvenční stabilizace laserové diody M. Ježek
Využití kapalných krystalů pro kvantové počítače M. Ježek
Vláknové integrované modulátory světla M. Miková
Konstrukce vláknového fázového modulátoru M. Miková
Rychlost šíření a disperze světla v optických vlnovodech M. Miková
Realizace depolarizovaného světla pomocí vláknové optiky M. Miková
Vylepšení pasivní stability vláknových interefrometrických zařízení M. Miková
Gaussovská vnitřní kvantová provázanost L. Mišta
Nízkošumový A/D převodník pro maticový optický detektor Z. Řehoř
Diode-laser frequency stabilization L. Slodička
Coherent manipulations on the quadrupolar transition of 40Ca+ ions L. Slodička
Trapping of single 40Ca+ ions L. Slodička
Zpomalené a zastavené světlo L. Slodička
Časová spektroskopie světla na úrovni jednotlivých fotonů I. Straka
Měření kvantové statistiky jednotlivých fotonů I. Straka

 

Témata diplomových prací ve spolupráci s firmami

Téma Firma Konzultant
Vytvoření metodiky pro posouzení homogenity světla zadních svítilen Hella Autotechnik, s.r.o. Ing. Radomír Malina, Ph.D.
Vyhodnocení barevných simulací zadních svítilen Hella Autotechnik, s.r.o. Ing. Radomír Malina, Ph.D.
Moderní metody osvětlovacích soustav v automobilovém průmyslu. Hella Autotechnik, s.r.o. Mgr. Radim Paleček
Software Mathematica-Optica a modelování optických mìřících zařízení Meopta - optika, s.r.o. Mgr. Bohumil Stoklasa
Měření polarizace světla v Stokes/Mueller formalizmu Meopta - optika, s.r.o. Mgr. Bohumil Stoklasa
Rozšířeni dynamického rozsahu Shack-Hartmann senzoru Meopta - optika, s.r.o. Miloslav Pojsl / Mgr. Bohumil Stoklasa
Polarizace výstupního záření excimerového ArF laseru 193nm Meopta - optika, s.r.o. Ing. Libor Úlehla
Návrh měřícího zařízení pro detekci pnutí v opto-mechanických soustavách Meopta - optika, s.r.o. Ing. Libor Ulehla
Generování umělých optických povrchů pro toleranční analýzu optických soustav Meopta - optika, s.r.o. Mgr. Bohumil Stoklasa
Metodika kalibrace Shack-Hartmannova sensoru Meopta - optika, s.r.o. Mgr. Libor Moťka
Uložení rotačních optických elementů do mechanické sestavy Meopta - optika, s.r.o. Ing. Jiří Vlk
Uložení rotačních optických prvků s aktivním ofukováním jednotlivých optických ploch Meopta - optika, s.r.o. Ing. Jiří Vlk
Způsoby posuvu opto-mechanických podsestav v axiálním směru Meopta - optika, s.r.o. Ing. Jiří Vlk
Justáž rotačních optických prvků v opto-mechanické podsestavě Meopta - optika, s.r.o. Ing. Jiří Vlk
Použití top-down design a skeletonové techniky při konstrukci opto-mechanických soustav Meopta - optika, s.r.o. Ing. Jiří Vlk
Využití 3D tisku pro výrobu prototypů Meopta - optika, s.r.o. Ing. Jiří Vlk

 

Využití prostorových modulátorů světla v aplikacích s kvadratickou modulací fáze

Vedoucí: prof. Dr. RNDr. Zdeněk Bouchal

Prostorový modulátor světla (PMS) umožňuje amplitudové, fázové, případně komplexní tvarování světla, které může být provedeno v dynamickém režimu a výhodně využito v řadě oblastí vědy a techniky. Cílem diplomové práce je posouzení souvislostí mezi základními parametry PMS a dosaženým optickým výkonem v zobrazovacích a metrologických aplikacích, které pracují s kvadratickou modulací fáze. Pozornost bude zaměřena na vyšetření vlivu redukce kvadratické fáze na konstantní interval a kvantování fáze. Zkoumány budou také efekty související s monochromatickou a integrální difrakční účinností a difraktivní disperzí. Hlavní úsilí bude zaměřeno na ověření možností kompenzace difraktivní disperze pomocí refraktivní optiky. Práce bude založena na vlastních výpočtech v prostředí Matlab, simulacích v optických programech Oslo Premium a VirtualLab a ověřovacích experimentech.

 

Algoritmy pro rekonstrukci obrazu v digitální holografii

Vedoucí: prof. Dr. RNDr. Zdeněk Bouchal

Cílem diplomové práce je zpracování přehledu algoritmů, které jsou využitelné pro digitální rekonstrukci holografických záznamů pořízených v různých záznamových geometriích. Pozornost bude zaměřena na posouzení přesnosti a použitelnosti jednotlivých metod ve specifických podmínkách rekonstrukce signálu. Studovány budou rovněž varianty metody fázových posunutí používané pro prostorové oddělení obrazu v osové záznamové geometrii, nebo pro kvantitativní fázové zobrazení. V případě zájmu může být studie rozšířena o prozkoumání možností numerického zaostření a vytváření optických řezů v nekoherentní digitální holografii. Součástí bakalářské práce bude implementace vybraných algoritmů v prostředí Matlab a ověření jejich funkčnosti při rekonstrukci experimentálně pořízených záznamů. Algoritmy budou rovněž testovány v prostředí LabView a využity pro přípravu výukových simulací.

Kvantové efekty v limitě velké teploty

Vedoucí: doc. Mgr. Radim Filip, Ph.D.

Kvantová superpozice záření termálního zdroje a vakua může vykazovat silnější kvantové vlastnosti při růstu teploty. Testy takových kvantových vlastností jsou však technicky velmi náročné. Cílem práce je navrhnout novou metodu přípravy takových superpozic a experimentálně proveditelných testů. Předpokladem je znalost termodynamiky, statistické fyziky a kvantové mechaniky.

 

Kvantové měření s minimální poruchou

Vedoucí: doc. Mgr. Radim Filip, Ph.D.

Kvantový systém je porušen měřením, tím více čím větší množství informace je získáno. Porucha může nastat mnoha různými způsoby. Jaké druhy poruchy jsou kompatibilní se stejným ziskem informace. Cílem práce je navrhnout měření s minimální adaptivní poruchou a diskutovat jeho možné experimentální aplikace. Předpoklady: znalost optiky, kvantové mechaniky a zájem o kvantovou optiku.

 

 

Dynamika nanočástic v optických pastích

Vedoucí: Mgr. Miroslav Gavenda, Ph.D.

Stochastické diferenciální rovnice (SDE) popisují dynamické chování systémů, kde jistou složku jejich časového vývoje je výhodnější popsat jako stochastickou (náhodnou) proměnou v čase. Příkladem stochastického procesu je Brownův pohyb. Pomocí SDE lze např. dobře popsat chování nanočástic v optických laserových pastích. Cílem práce je studium nejnovějších přístupů pro numerické řešení SDE, implementace vhodných algoritmů pro numerické řešení konkrétních úloh spojených s dynamikou částic v optických laserových pastích a vytvoření softwarové implementace vhodně využívající multiprocesorové a multijádrové kapacity gridových výpočetních center.

 

Pokročilé modulační formáty pro vysoce spektrálně efektivní optickou komunikaci

Vedoucí: Mgr. Miroslav Gavenda, Ph.D.

Optické vláknové komunikace hrají vedoucí úlohu při přenosu velkého množství infomace na dlouhé vzdálenosti. Při zvětšujících se požadavcích na přenosovou kapacitu optických sítí je potřeba uvážit, že limitujícím faktorem je omezené spektrum přenášených frekvencí. Cílem práce je studium pokročilých modulačních formátů v optických vláknových systémech (např. QPSK, DPSK, QAM), které dovolují zvýšit hustotu přenášených dat na jednu vlnovou délku. Práce bude obsahovat přehled modulačních formátů, simulaci konkrétní komunikační trasy a optimalizaci jejích parametrů např. v prostředí MATLAB.

 

Koherentní optické technologie pro systémy s vysokou přenosovou rychlostí

Vedoucí: Mgr. Miroslav Gavenda, Ph.D.

Optické vláknové komunikace hrají vedoucí úlohu při přenosu velkého množství dat na dlouhé vzdálenosti. Tradiční (nekoherentní) přenosové systémy využívají přímé detekce optického záření. Koherentní optické technologie využívají homodynní nebo heterodynní detekce jež výrazně zvyšuje citlivost a spektrální efektivitu komunikace oproti nekoherentní technologii. Cílem práce je studium koherentních optických technologií pro systémy s vysokou přenosovou rychlostí. Práce bude obsahovat princip technologie, přehled hlavních modulačních formátů, parametrů koherentní komunikační linky a její simulaci a optimalizaci např. v prostředí MATLAB.

 

Ultra-broadband optical autocorrelator

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.
konzultant Bc. Ivo Straka

Optical autocorrelation is commonly employed to measure duration of ultra-short laser pulses. The technique relies on detecting an interference of the signal by a detector with quadratic response. A real autocorrelator works only within a limited spectral bandwidth as both the optical setup and especially the quadratic detector employed are spectrally dependent. The main goal of the thesis is to extend this bandwidth and develop a cutting edge autocorrelation device operating from 0.4 to 1.6 um. The results will be applied to photon sources using multiple nonlinear light generation.

 

Optický nelineární detektor

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Vyrobit detektor světla, který má vysoký odstup signálu od šumu, velký dynamický rozsah a reaguje lineárně na dopadající záření není snadné. Vynalézt a sestavit kvalitní detektor, jehož odezva je nelineární dle předepsané závislosti (například kvadratická) pak představuje výzvu a současně cíl této práce. Jaký vybrat polovodičový materiál, jaký přechod, jak odfiltrovat šum elektrického zdroje, jak připojit a optimalizovat zesilovací obvod, to vše čeká na zájemce, který rád řeší problémy a má elementární znalosti elektroniky. Možné aplikace: měření ultra krátkých optických pulzů (ps a fs pulzy), testování UV detektorů tzv. slepých pro viditelné světlo nebo využití netradičních elektronických prvků pro detekci světla.

 

Komprese obrazu pro analýzu optických polí

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Je optický svazek na výstupu laseru nebo optického vlákna jednomódový nebo je tvořen součtem různých módů? Lze jednotlivé optické módy popsat elementárními funkcemi a jaký je minimální počet těchto modových funkcí potřebných pro věrný popis celého optického svazku? Práce by měla zodpovědět tyto otázky a dát do souvislosti některé techniky komprese obrazu s metodami optimálního měření a rekonstrukce optických polí.

 

Překonání difrakčního limitu zobrazení

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Nejmenší vzdálenost mezi dvěma detaily předmětu, které ještě dokážeme opticky rozlišit, není určena technickou dokonalostí použité čočky či mikroskopu, ale fyzikálními principy. Konkrétně difrakce použitého záření prakticky znemožňuje zobrazení s rozlišením menším než polovina vlnové délky a to pouze v případě dostatečné numerické apertury (Rayleighova mez). Překonáváte rádi omezení? Cílem experimentálně orientované práce je zvýšení prostorového rozlišení reálného zobrazovacího systému a možná i překonání Rayleighova limitu.

 

Nové detektory s rozlišením počtu fotonů

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.
konzultant: Mgr. Ivo Straka  

Detekce jednotlivých kvant světla, fotonů, představuje důležitou metodu moderní optiky. Schopnost rozlišit počet fotonů v příchozím optickém signálu patří mezi důležité parametry detektoru společně s kvantovou účinností, rychlostí odezvy a dynamickým rozsahem. Cílem práce je realizace a experimentální charakterizace jednofotonového detektoru s rozlišením počtu fotonů. Důraz bude kladen na určení efektivní mrtvé doby detektoru, jeho účinnosti a dynamického rozsahu. V tématu lze dále pokračovat například realizací vlastního elektronického rozhraní pro zpracování fotodetekčního signálu nebo využitím detektoru pro měření v kvantové optice.

 

Zobrazení silně rozptylujících biologických objektů

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Základní motivací práce je in vivo diagnostika struktur v biologických a medicínských vzorcích silně rozptylujících světlo, například časné odhalení nádorů prsu. Po optické stránce jde o náročný úkol zobrazení či vizualizace objektu obklopeného nehomogenním rozptylujícím prostředím. Dokážeme vidět do živého organismu? Hlavní výzvou práce je překonání stávající rozlišovací meze zhruba 5 mm při zobrazování skrz 5 cm měkké tkáně.

 

Zúžená optická vlákna

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Kónicky zúžená vlákna a vlákna se submikrometrovým průměrem mají mnoho aplikací v senzorice, optických komunikacích i základním výzkumu. Vysoká hustota optického výkonu v zúženém vlákně je zajímavá pro nelineární optiku a velký podíl evanescentního pole lze využít například k zachycení jednotlivých atomů či pro optické senzory. Práce je zaměřena na přípravu zúžených optických vláken, měření jejich parametrů a využití pro optické snímače. Student se v průběhu řešení práce seznámí s běžnými i speciálními optickými vlákny a základními technikami jejich manipulace a měření.

 

Mikrokontrolery pro řízení optoelektronických měření

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Jednočipové počítače představují snadný a flexibilní způsob automatizace komplikovanějších měřicích postupů. Jednotlivé prvky s různým rozhraním mohou být integrovány do jednoho systému, jehož funkcionalita je určena programem. Konkrétně v optických aplikacích je třeba ovládat zdroje světla, detektory, modulátory, polarizační kontrolery a další prvky. Cílem práce je automatizovat vybrané systémy a měření s využitím mikrokontrolerů Atmel. Předchozí zkušenosti s elektronikou jsou výhodou, ale nejsou nutné.

 

Digitální zpracování signálu pomocí programovatelných hradlových polí

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

DSP s využitím FPGA je poměrně rozšířenou technikou nabízející vysokou rychlost zpracování signálu a relativně snadnou konfigurovatelnost. Práce je zaměřena na použití FPGA pro zpracování signálů z rychlých fotodetektorů a fotonových čítačů. Student získá základní znalosti programování FPGA a jazyka HDL (včetně open-source Python varianty MyHDL).

 

Úzkopásmový jednofotonový zdroj

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D., konzultant: Mgr. Lukáš Slodička, Ph.D.

Světlo je vhodným nosičem informace pro účely komunikace, ale využití optického signálu pro zpracování informace je komplikované, především z důvodu velké rychlosti šíření a slabé interakce. Řešením je kvantová paměť, kde je stav světla zapsán do stavu látky. Kvantové paměti mohou “zastavit” světlo či provést operace nad kvantovým stavem, které nejsou jinak dostupné. Jedním z problémů čekajících na vyřešení je nekompatibilita šířky spektra současných zdrojů a šířky atomových přechodů látky použité pro kvantovou paměť. Cílem práce je konstrukce zdroje korelovaných fotonů s úzkým spektrem vhodným pro budoucí rozhraní s kvantovou pamětí. Požadavky: aktivní přístup a zájem o fyziku.

 

Experimentální kvantová fyzika s fotony

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Cílem práce je realizace a testování nových kvantových obvodů a přenos kvantově provázaných stavů fotonů reálnými komunikačními kanály. Student se seznámí s experimentálními a teoretickými základy optického kvantového zpracování informace. Práce může pokračovat v navazujících stupních studia. Požadavky: aktivní přístup a zájem o fyziku.

 

Stabilizace optických interferometrů

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D., konzultant: Mgr. Martina Miková

Interferometrie je je velmi rozšířenou technikou v mnoha aplikacích, od mikroskopie po detekci gravitačních vln. Interference světla na úrovni jednotlivých fotonů také představuje základní metodu optických kvantových počítačů. Nestabilita interferenční fáze způsobená mechanickými a teplotními vlivy okolí patří mezi největší problémy, se kterými se všechny interferometrické aplikace potýkají. Cílem práce je realizace aktivní stabilizace interference se zaměřením na využití v kvantové komunikaci a informatice. Student se seznámí se základy optických interferometrů a souvisejících měření, metodami stabilizace a specifickými problémy interferometrie se slabými toky fotonů.

  

Hyper-kódování kvantových bitů a jeho využití pro kvantové počítače

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D. | konzultant: Mgr. Michal Mičuda

Kódování informace do jednotlivých kvant světla, fotonů, zefektivňuje některé komunikační a výpočetní operace a umožňuje testovat základní principy budoucích kvantových počítačů. Další cestou zvýšení hustoty uložení a efektivity zpracování informace je hyper-kódování, tedy přenos více kvantových bitů jediným fotonem. Cílem práce je příprava hyper-kódovaných kvantových bitů a realizace kvantových logických hradel využívajících toto kódování. V průběhu práce se student seznámí s teoretickými a experimentálními aspekty kódování kvantových bitů a základními technikami kvantového zpracování informace. Téma může být dle zájmu studenta a typu práce (bc/mgr) upraveno či zaměřeno více na související optickou technologii, například na návrh specializovaných součástek pro efektivní kódování.

 

Řízení polovodičových laserových diod

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D. | Konzultant: Mgr. Ivo Straka

Optický výkon a spektrum laserové diody závisí citlivě na čerpacím proudu, teplotě a dalších podmínkách. Cílem práce je prozkoumat tuto závislost a zkonstruovat proudovou a teplotní stabilizaci diody. Téma bude dle zájmu studenta a typu práce (bc/mgr) zaměřeno na návrh a testování elektroniky, přesné měření optických parametrů nebo nastavení zpětnovazební smyčky pro optimální stabilitu laserové diody.

 

Vláknové integrované modulátory světla

Vedoucí: Mgr. Martina Miková

Konzultant: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Fázové, intenzitní či polarizační modulátory na bázi integrované optiky představují klíčové prvky moderních vláknových komunikačních systémů. Znalost základních parametrů modulátorů, jako časová či spektrální odezva, představuje nutnou podmínku úspěšného návrhu celé komunikační linky. Cílem práce je měření těchto parametrů především u fázových optických modulátorů a vzájemné porovnání výsledků získaných různými měřícími metodami. Student si v průběhu řešení práce osvojí základní práci v optické laboratoři a manipulaci s aktivními vláknovými optickými komponentami.

 

Konstrukce vláknového fázového modulátoru

Vedoucí: Mgr. Martina Miková

Konzultant: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Hlavním cílem práce je konstrukce fázového modulátoru založeného na změně délky optického vlákna s využitím piezoelektrického krystalu. Součástí práce bude návrh, konstrukce a charakterizace modulátoru a jeho využití pro kódování informace v jednoduché vláknové komunikační lince. Student se v průběhu práce seznámí s jednomodovými, polarizaci udržujícími optickými vlákny a dalšími optickými prvky.

 

Rychlost šíření a disperze světla v optických vlnovodech

Vedoucí: Mgr. Martina Miková

Konzultant: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Hlavním cílem práce je studium disperze světla v optických vlnovodech jak po teoretické tak experimentální stránce. Student se v laboratoři seznámí s jednomodovými, polarizaci udržujícími i neudržujícími optickými vlákny a dalšími optickými prvky. Sestrojí vláknový interferometr nebo jiné vhodné zařízení, s jehož pomocí experimentálně ověří teoretický model.

 

Realizace depolarizovaného světla pomocí vláknové optiky

Vedoucí: Mgr. Martina Miková

Konzultant: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Hlavním cílem práce je realizace depolarizátoru světla pomocí prvků vláknové optiky. Student sestrojí vláknový depolarizátor a jeho funkčnost bude charakterizovat pomocí polarizační analýzy výstupního signálu. V průběhu práce si student osvojí pojmy související s polarizací světla: stupeň polarizace, Poincarého a Stokesovy parametry atd. a to jak po teoretické tak experimentální stránce. V laboratoři se student seznámí s jednomodovými, polarizaci udržujícími i neudržujícími optickými vlákny a s dalšími optickými komponentami.

 

Vylepšení pasivní stability vláknových interefrometrických zařízení

Vedoucí: Mgr. Martina Miková

Konzultant: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Hlavním cílem práce je zkoumat a vylepšovat pasivní stabilitu vláknového interferometru. Student sestrojí vláknový interferometr, u kterého ze bude snažit prodloužit dobu jeho fázové stability. Například pomocí mechanických krytů experimentu, izolačních materiálů, sestrojením zařízení, které celý experiment umístí do podtlaku a tím utlumí přenos mechanických vibrací, atp... V průběhu této práce si student zkusí nejen základní laboratorní dovednosti a práci s objemovými i vláknovými optickými komponentami, ale i realizace jednotlivých mechanických izolátorů experimentu. Cílem bude jednotlivé metody izolace vyhodnotit a navzájem mezi sebou porovnat.

 

Gaussovská vnitřní kvantová provázanost

Vedoucí: doc. Mgr. Ladislav Mišta, Ph.D.

Kvantová provázanost je synonymem pro korelace mezi dvěma nebo více kvantovými systémy, které nelze vytvořit pomocí lokálních operací a klasické komunikace. Pro porozumění a účinné využívání kvantové provázanosti je důležité být schopen ji nejen detekovat, ale i kvantifikovat. Míry kvantové provázanosti, které jsou v současnosti využívány, lze buď spočítat, nebo mají význam v nějakém kvantově informačním protokolu, ale nemají obě tyto vlastnosti současně. Práce se bude věnovat studiu nové míry gaussovské kvantové provázanosti zvané gaussovská vnitřní provázanost (GIE), která je kompromisem mezi těmito dvěma extrémy. Doposud se tuto míru podařilo spočítat pouze pro některé speciální třídy dvou-módových gaussovských stavů a ukázalo se, že ve všech těchto případech je optimální, když spolupracující strany provádějí homodynní detekci kvadratur na svých módech. Další analýza také odhalila, že pro všechny stavy, pro něž se GIE podařila spočítat, je ekvivalentní s jinou mírou gaussovské kvantové provázanosti zvanou gaussovská Rényiho-2 provázanost, což vede k domněnce, že tyto míry jsou ekvivalentní pro všechny bipartitní gaussovské stavy. Prvním cílem práce bude zjistit, zda je možné GIE spočítat analytickými případně numerickými prostředky pro další gaussovské stavy. Zvláštní pozornost zde budeme věnovat otázce, zda existují stavy, pro které homodynní detekce není optimálním měřením, neboť potom optimalita homodynní detekce nebude obecnou vlastností GIE. Druhým cílem práce bude srovnání obdržených výsledků pro GIE s gaussovskou Rényiho-2 provázaností, které buď dále podpoří, nebo naopak vyvrátí domněnku o ekvivalenci těchto dvou měr. Podrobnější informace o tématu práce jsou k dispozici zde.

 

Frekvenční stabilizace laserové diody

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D. | Konzultant: Mgr. Lukáš Slodička, Ph.D.

Cílem práce je zúžení spektra a změna módové struktury polovodičové laserové diody s využitím externí zpětné vazby. Student se seznámí s vlastnostmi moderních polovodičových laserů a metodami frekvenční stabilizace. Součástí práce bude charakterizace spektrálních vlastností a stability výsledného laserového systému. Práce je experimentálně orientovaná, ale nevyžaduje předchozí zkušenosti s optikou či elektronikou.

 

Využití kapalných krystalů pro kvantové počítače

Vedoucí: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D. | Konzultant: Mgr. Michal Mičuda, Ph.D.

Kvantové logické procesory realizované v naší laboratoři využívají nejčastěji kódování informace do polarizace a dráhy fotonu. Tento typ manipulace s informací vyžaduje po technické stránce současnou kontrolu polarizace několika optických svazků. Cílem práce je otestovat možnosti využití kapalných krystalů pro rychlé adresování polarizačního stavu prostorově blízkých optických svazků.

 

Zobrazení barevného bodu

Vedoucí: RNDr. Jan Ponec, CSc.

Cílem práce je vytvoření programového vybavení ke spektrálnímu fotometru LASP2 pro možnost zobrazení barevného bodu v diagramu chromatičnosti C.I.E. 1931, resp. C.I.E. 1976 na základě naměřené křivky chromatičnosti nebo kolority. Výpočet souřadnic x a y, případně převod do modelu RGB nebo Lab. Předpokládá se návaznost na program Spektrum1.

 

Nízkošumový A/D převodník pro maticový optický detektor

Vedoucí: Dr. Ing. Zdeněk Řehoř

Na základě rozboru vlastností zvoleného maticového detektoru (CCD) a navazujícího nízkošumového zesilovače stanovte optimální parametry a výběr vhodných elektronických komponent (zejména A/D převodníku) pro integraci CCD do digitálního kamerového systému. Analyzujte předpokládané vlastnosti tohoto systému a experimentálně ověřte vliv z detektoru vystupujícího signálu na výslednou účinnost a linearitu detekce optického záření.
Doporučená literatura:
Flora M. Li, Arokia N.: CCD Image Sensors; Springer Verlag Berlin, ISBN: 3-540-22680-X
Kingston, R., H.: Optical Sources, Detectors, and Systems: Fundamentals and Applications, Academic Press, 2005, ISBN: 0-124-08655-1

 

Diode-laser frequency stabilization

Vedoucí: Mgr. Lukáš Slodička, Ph.D. | konzultant: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

The frequency of a laser diode typically suffers from instabilities due to the changes of the environmental parameters. However, in many applications the possibility of a precise control of the laser frequency and its stability is of critical importance.

The proposed thesis will be focused on the experimental realization of diode laser frequency stabilization on the Doppler free resonance of hot atomic vapour. Student will acquire knowledge about most popular pump-probe stabilization techniques to atomic resonances and stabilization of the lasers to reference optical cavities. Experimental part of the thesis will correspond to the realization of saturation absorbtion spectroscopy lock of commercial diode laser setup on the D1 line of 87Rb atomic ensemble.

Saturation absorbtion spectroscopy with Rubidium – tutorial.

 

Coherent manipulations on the quadrupolar transition of 40Ca+ ions

Vedoucí: Mgr. Lukáš Slodička, Ph.D. | konzultant: doc. Mgr. Radim Filip, Ph.D.

Our team is developing challenging experimental setup with the ability of storing single 40Ca+ ions in Paul trap. The main focus of the experiment will be generation, manipulation and measurement of ion’s motional states.

The main goal of the thesis will be experimental realization of the diode laser setup at 729 nm for precision spectroscopy on the quadrupolar 4S1/2 <-> 3D5/2 transition of 40Ca+. The work will cover basic theoretical description of coherent atom-light interactions on the quadrupolar transition including atomic motion in the Lamb-Dicke regime. The implementation of the 729 nm laser system will present a crucial part of the experimental setup, allowing for observations of quantum jumps, manipulation of the electronic and motional quantum state and cooling of the ions to their motional ground state.

Examples of similar thesis and references can be found here and here.

 

Trapping of single 40Ca+ ions

Vedoucí: Mgr. Lukáš Slodička, Ph.D.

Our team is developing experimental setup with the ability of storing single 40Ca+ ions in Paul trap. The main focus of the experiment will be generation, manipulation and measurement of ion’s motional states.

In the course of the thesis, student will become familiar with the experimental techniques necessary for producing ultra-high-vacuum and contribute to the planning and assembly of the vacuum vessel containing Paul trap and atomic ovens. The thesis should present a detailed overview of procedures carried out towards obtaining a high quality vacuum in a room-temperature ion trap setup and results from the measurements using mass spectrometer. In the next step, the functionality of the setup will be tested by a series of measurements leading to trapping and observation of 40Ca+ ions.

Examples of similar thesis and references can be found here and here

 

Zpomalené a zastavené světlo

Vedoucí: Mgr. Lukáš Slodička, Ph.D.

Efektivní kvantová paměť zachovávající neklasické vlastnosti uložených stavů světla zůstává v kvantově-optických komunikacích jednou z nejdůležitějších nevyřešených experimentálních výzev. Cílem této práce bude realizace kvantové paměti založené na elektromagneticky indukované transparenci (EIT) v ohřátém obláčku atomů. Experimentální realizace bude začínat obeznámením studenta s potřebnými technikami v oblasti optiky a elektroniky. V rámci práce by se mělo realizovat několik dílčích úkolů, například příprava radiofrekvenčního zdroje pro přesnou fázovou modulaci laserového svazku, spektroskopické měření EIT rezonancí nebo měření časového zpoždění signálních laserových pulzů.

 

Časová spektroskopie světla na úrovni jednotlivých fotonů

Vedoucí: Mgr. Ivo Straka | Konzultant: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Měření času příchodu jednotlivých fotonů z testovaného vzorku představuje důležitý zdroj informace o probíhajících fyzikálních procesech. Může se jednat o časové rozlišení fluorescence v biologickém preparátu, charakterizaci zdroje jednotlivých fotonů, analýzu kvantového logického hradla nebo studium chování kvantových teček. Výsledky měření jsou však ovlivněny také vlastnostmi použitých detektorů a v neposlední řadě použitým převodníkem časových údajů do digitální podoby. Cílem práce je testování různých způsobů získání časové informace o detekci jednotlivých fotonů, vlastností detektorů a detekční elektroniky. Student se bude věnovat časovému rozlišení jednotlivých metod, chování v oblasti blízko saturace detektorů a dalším souvisejícím otázkám. Součástí práce bude softwarové zpracování dat z převodníku založeném na FPGA s rozlišením 10^-10 s a jeho kalibrace.

 

Měření kvantové statistiky jednotlivých fotonů

Vedoucí: Mgr. Ivo Straka | Konzultant: Mgr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Statistické vlastnosti světla na úrovni jednotlivých fotonů jsou nerozlučně spojeny s kvantovým zpracováním informace a hrají klíčovou roli v různých odvětvích kvantové optiky. Existují zdroje světla, jejichž chování nelze popsat jako klasické elektromagnetické vlnění. Jak kvalitně ale toto chování můžeme měřit, zcela závisí na mazanosti uspořádání supercitlivých detektorů schopných rozpoznávat jednotlivé fotony a na tom, jak jsme schopni zpracovat jejich elektronický signál. Předmětem práce bude realizovat a porovnat různé metody měření fotonové statistiky. Jak lze účinně zkombinovat více detektorů a můžeme poznat plynovou výbojku od laseru? Jak se vypořádat s omezenou účinností, šumem, saturací, lze je nějak obejít? Budete svědky, jak se identické fotony shlukují do párů. Jako prostředky si vyzkoušíte logické zpracování pulzů NIM, použití TAC/SCA převodníků nebo možnosti časových záznamů detekcí s přesností na zlomek nanosekundy. Hledáme studenta, kterého zajímá kvantová fyzika v kontextu současných experimentálních možností a nebojí se matematiky.
Prerekvizity: zvědavost, zvládnutí mat. a fyz. látky na úrovni vašeho ročníku.
Nabízíme: změnu otázek “Ale proč?” na otázky “Jak?” a “Proč to zatraceně...?!”

Katedra optiky

Přírodovědecká fakulta
Univerzita Palackého

17. listopadu 12
77146 Olomouc

tel: +420 585 634 253
fax: +420 585 634 002
e-mail : kaspirova(a)optics.upol.cz

Fakturační adresa

Přírodovědecká fakulta
Univerzita Palackého

tř. 17. listopadu 12
77146 Olomouc

IČ :61989592
DIČ :CZ61989592
e-mail : kaspirova(a)optics.upol.cz