Konkrétní zadání experimentálních témat bakalářských a diplomových prací se mění podle aktuální situace a počet řešených témat je omezen. Není však problém modifikovat vypsané téma nebo dohodnout téma zcela nové. Pro další informace pište na E-mail>>> jezek(AT)optics.upol.cz.

Odezva PIN fotodiod a LED diod na femtosekundové pulzy
Práce začíná měřením a analýzou časové odezvy PIN fotodiod a LED diod na bázi GaAsP, Si, AlGaAs, (Al)GaN při ozáření ultrakrátkými optickými pulzy. Bakalářská práce odpoví na otázku zda mohou být svítivé diody LED použity pro pulzní detekci světla, případně zda je možné detekovat světlo mimo oblast spektrální citlivosti fotodiody. Dalším krokem je realizace techniky pro měření délky a modulace optických pulzů v rozmezí 100 fs až 10 ps v rozsahu vlnových délek zhruba 600-1800 nm. Cílem je maximální rozšíření spektrální citlivosti, výzvou je překonání dolní hranice 400 nm. Zajímavá je také otázka minimálního optického výkonu potřebného pro zmíněná měření.

Realizace jednofotonového detektoru s využitím několika lavinových diod
Cílem práce je realizace a experimentální charakterizace jednofotonového detektoru kombinujícího několik lavinových diod. Důraz bude kladen na určení mrtvé doby detektoru, jeho účinnosti a dynamického rozsahu.

Jednofotonový detektor v geometrii zachycující světlo
Detektory schopné zaznamenat jednotlivé fotony jsou nedílnou součástí moderních optických měření a aplikací. Běžně dostupné jednofotonové detektory dosahují kvantové účinnosti nejvýše 60%. Jedním z důvodů je odrazivost aktivní plochy detektoru. Odražené fotony nepříspívají k detekovanému signálu, mohou však být zachyceny a dále použity. Cílem práce je charakterizace jednofotonového detektoru využívajícího geometrie zachycující světlo. Téma může být dále rozvíjeno využitím techniky multiplexu ke konstrukci detektoru s vysokou účinností a schopností částečně rozlišovat počet fotonů. Téma je již obsazené, v případě zájmu je však možné vypsat téma související. Osobní domluva je vítaná.

Dlouhočasová stabilizace jednofotonového Machova-Zehnderova interferometru
Interferometry jsou důležitou součástí optických zařízení a experimentů. Používají se pro ultra-přesné měření změn indexu lomu, pro měření kvantového šumu světla nebo v detektorech gravitačních vln. Pro většinu měření je důležitá stabilita dráhového rozdílu ramen interferometru s přesností zlomku vlnové délky použitého světla. Cílem práce je návrh a experimentální realizace pasivní a aktivní stabilizace Machova-Zehnderova interferometru. Volitelně lze řešit pomocí aktivní PID regulace, případně automatizovat v systému LabView nebo s pomocí vlastní aplikace.

Měření prostorových a koherenčních vlastností optických svazků
Cílem práce je vytvoření kompletního postupu měření a zpracování dat pro určení prostorové struktury optického svazku. Téma může být dále rozvíjeno v následujících směrech: analýza modové struktury v několika-modových optických vláknech, analýza prostorové koherence svazků, optimální rozlišení prostorových modů světla, realizaci kompaktního profilometru, atd.

Automatizace přesných měření na fotonové úrovni v systému LabView
Cílem práce je zvládnutí komunikace a ovládaní následujících elektronických a opto-mechanických zařízení: polovodičové laserové moduly, femtosekundový Er+ vláknový laser, mikrometrové motorizované posuvy a rotace, piezo-elektrické modulátory, měřič výkonu, fázový modulátor, NIM-bin elektronické moduly a další. K většině zařízení jsou dodané drivery pro LabView výrobcem, ostatní lze ovládat jednoduchou RS232 komunikací. Hlavním úkolem práce je integrace jednotlivých modulů do funkčního celku a kompletní automatizace experimentálních kroků typu: stabilizace interferometru, meření výkonu nebo čítaní fotonů pro různé polohy nebo polarizace optického svazku, měření autokorelace, meření intererenčního obrazce, atd. Podle předpokládaného rozsahu práce bude vybrána vhodná podmnožina zařízení a výsledných měření.

Zobrazení pod rozlišovací mezí s využitím metod rekonstrukce obrazu
Varianta 1. Práce bude obsahovat stručný přehled metod používaných pro restaurování a rekonstrukci obrazu, například s aplikacemi v moderní mikroskopii. Podrobně bude zkoumána Fourierovská dekonvoluce, rozlišovací mez, iterační metody a statistické metody. Volitelně bude jedna nebo více metod aplikována na konkrétní obraz. Varianta 2. Cílem práce bude demonstrovat překonání klasické rozlišovací meze jednoduché zobrazovací soustavy. Speciální sběr a analýza dat umožní rozlišit detaily obrazu skryté při běžném pozorování danou optickou soustavou. Zajímá Vás, jakou nejmenší vzdálenost dokážeme s využitím světla rozlišit nebo zobrazit?

Zobrazení pod rozlišovací mezí s využitím kvantově-optických metod
Může vícefotonová emise nebo detekce překonat běžné zobrazovací limity? Lze stanovit mezní definitivní limit?

Detekce nerozptýleného (balistického) světla s využitím korelace
Cílem práce je analýza subpikosekundových optických pulzů propuštěných přes rozptylující či turbulentní prostředí pomocí intenzitní nebo interferometrické korelace.

Zobrazení přes silně rozptylující biologické vzorky
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 absorbujícího objektu obklopeného méně absorbujícím ale silně rozptylujícím prostředím. Práce může začít stručnou rešerší existujících metod a přístupů s důrazem na jejich srovnání a vlastní analýzu dosažených výsledků, pokračovat návrhem nových metod experimentálních či metod zpracování dat a experimentální realizací zobrazení přes rozptylující prostředí založené na korelaci femtosekundových pulzů (viz předchozí téma) nebo na jiné metodě. Hlavní výzvou práce je překonání stávající rozlišovací meze zhruba 1 cm při zobrazování skrz 5 až 6 cm měkké tkáně.

Kvantové optické procesory a hradla ovládaná fotony
Projekt je zaměřen na realizaci logických hradel kontrolovaných nebo programovaných jednotlivými fotony. Logické stavy 0 a 1 odpovídají horizontální a vertikální polarizaci fotonu, časnějšímu nebo pozdějšímu okamžiku detekce, případně jiné vlastnosti světla. Z toho jednak plyne možnost zakódovat do jednoho fotonu více bitů a dále možnost připravit foton v libovolné superpozici stavů 0 a 1. To dovoluje realizovat operace neproveditelné či dokonce nemyslitelné v klasické fyzice. Práce je dobrou volbou pro studenty, které zajímají nejnovější vědecké a informační trendy, ale také pro ty, kteří chtějí aktivně zvládnout moderní optické technologie.

Čtyřfotonový zdroj čerpaný femtosekundovým erbiovým vláknovým laserem
Cílem projektu je realizace zdroje korelovaných fotonů s vysokou účiností pro kvantové zpracování dat a metrologii. Jako primární zdroj bude sloužit femtosekundový Er+ vláknový laser s výstupy na vlnových délkách 1560 nm a 780 nm. Možná dílčí témata zahrnují realizaci a optimalizaci konverze vlnové délky 780 nm na 390 nm, 1560 nm na 390 nm, autokorelační charakterizaci femtosekundových pulzů na zmíněných vlnových délkách, generaci párů korelovaných fotonů, časovou synchronizaci párů, interferenční testy realizovaného zdroje, automatizaci a počítačové řízení zdroje a sběru dat, atd. Čtyřfotonový zdroj umožní realizaci kontrolovaných a programovatelných kvantových logických hradel a přípravu kvantově provázaných (entanglovaných) stavů světla pro kvantovou komunikaci a kvantové počítače.