HEDL, M. Optovláknový sensor na principu vícemódové interference [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2020.
Cílem diplomové práce je navrhnout optovláknové snímače využívající vícemódovou interferenci a dále je cílem návrh a realizace metody pro vyhodnocení působící fyzikální veličiny. Diplomant ve své práci popsal přehled principů základních optických jevů, a dále popsal optovláknové snímače, které využívají vícemódovou interferenci. V této teoretické části postrádám detailnější rozbor problematiky šíření módů v optickém vlákně, což se možná mírně projevilo i při prováděných simulacích. V praktické části práce byly provedeny simulace chování šíření záření v SM vlákně a interference jednotlivých módů v MM vlákně. Pro simulace student využíval jednak prostředí Comsol, které se ale ukázalo z důvodu výpočetní náročnosti celé simulace jako nevhodné, takže pro další simulace bylo použito prostředí Matlab. V experimentální části, které byla značně ovlivněna omezením přístupu do laboratoře v části letního semestru, se diplomantovi podařilo částečně sestavit pracoviště pro měření absorpčního spektra. Metody pro vyhodnocení dané veličiny pak byly odzkoušeny na zadaných datech od konzultanta práce. Diplomová práce navazovala na předchozí semestrální práce. Rozsah práce 53 stran (úvod až závěr) je na spodní hranici požadavků kladených na diplomovou práci. Práce je psána v logickém sledu a je na dobré jazykové úrovni. Při vypracovávání práce vycházel student z rozsáhlého literárního průzkumu. V seznamu literatury je uvedeno 32 literárních zdrojů, na které se diplomant průběžně v práci odkazuje. Diplomant si dobře rozvrhl práci, pracoval samostatně. Konzultace využíval jak s vedoucím práce, tak s konzultantem práce, který studenta kladně hodnotí ve svém posudku, kde vyzdvihuje aktivní přístup studenta. Doporučuji práci k obhajobě.
Cílem diplomové práce návrh optovláknového snímače využívajícího vícemódovou interferenci a realizace vhodné metody zpracování signálu. Zadání diplomové práce je možné považovat za středně náročné, zejména s ohledem na problematiku návrhu a simulace optovláknových SMS struktur, které se v rámci magisterského studia nevyučují a student je tedy musel sám nastudovat zejména ze zahraniční literatury. Současně využití optovláknových struktur s multimodovou interferencí pro snímače je záležitostí posledních dvou dekád. Je možné konstatovat, že zadání bylo s výhradami splněno. Diplomová práce je rozdělena do šesti hlavních částí a je sepsána v celkovém rozsahu 53 stran textové části. V první teoretické části práce (kapitoly 2-4, 17 stran) student představuje základní jevy v optice a popisuje konstrukci a vlastnosti optických vláken a následně i senzory využívající optická vlákna jako snímací elementy. V kapitole 4 se student velmi stručně (na 3 stranách) věnuje popisu SMS struktur využívající principu vícevidové interference. Některá tvrzení v kapitole 4 vztahující se k teorii SMS struktur (např. bodový zdroj na vstupu mnohavidového vlákna) se neopírají o literární zdroje (nejsou citovány). Další část práce, kapitola 5, která prezentuje použité simulační nástroje a výsledky zpracovaných simulací, dostatečně nepopisuje, jak je šíření světla ve vláknu simulováno, a výpočetní prostředky pro tuto simulaci postrádají potřebné detaily - použitý výpočetní modul, simulovaný fyzikální jev a matematická rovnice, která jej popisuje. Z důvodu nedostatečných znalostí použitých simulačních prostředí a možná i jasnější představě, jaký fyzikální jev daný nástroj simuluje a jeho celkovým simulačním možnostem, nedopadly plánované simulace dle původních představ. Proto se student zaměřil na experimentální část, která je popsána v další části práce (kapitoly 6-7), a realizaci pracoviště pro testování SMS struktur a vyhodnocení vlivu ohybu na získané spektrum výstupního optického signálu. Navrhnul tedy mechanickou konstrukci umožňující ohyb SMS struktury, která je popsána v kapitole 6, a vytvořil v prostředí LabVIEW softwarové vybavení popsané v kapitole 7 pro ovládání motorizovaného posuvu, který daný ohyb vlákna přes trn realizuje, a sběr dat z optického spektrálního analyzátoru. Z důvodu omezení vstupu do laboratoří v části letního semestru student vytvořeným zařízením nakonec experimentální data nezískal, ale dostal data změřená konzultantem na jiných SMS strukturách ve formě souboru. Vyhodnocení zadaných dat student popisuje v kapitole 8, kdy nejdříve použil k redukci objemu dat metodu PCA a následně zvolil umělou neuronovou síť pro vytvoření vzájemné vazby (převodní charakteristiky) mezi změnou výstupního optického spektra a realizovaným ohybem. Pro učení a testování sítě použil Matlab s Neural Network toolboxem. V práci student ale nerozebírá, proč použil pro vytvoření převodní charakteristiky právě neuronovou síť. V další části práce (kapitola 9, rozsah 4 strany) student uvádí další možnosti vyhodnocení výstupních optických signálů bez použití spektrálního analyzátoru, kterou považuji taktéž za velmi důležitou pro praktické nasazení snímače se SMS strukturou. Student navrhuje použití monochromatického koherenčního světla (laseru s velmi úzkou spektrální čárou), srovnání této metody s metodou používající spektrální analyzátor nepovažuji za kompletní. Student se sice zaměřil na důležitý cenový aspekt, ale není úplně jasné, jakých parametrů např. u snímače ohybu by se dalo v případě jednoduššího uspořádání dosáhnout. Poslední část práce (kapitola 10) se snaží představit prakticky realizovatelné a dle studenta dostatečně citlivé snímací elementy pro měření ohybu s optovláknovými SMS strukturami, kde využívá meandrový a spirálový tvar vícevidové struktury. Zde student zmiňuje mechanické napětí a ohyb jako dva působící vlivy (veličiny), kdy požaduje vliv mechanického napětí minimalizovat, což by bylo potřeba dále vysvětlit. Zvolené způsoby deformace struktur přes trn působící na vlákno nepovažuji za nejšťastnější. Asi by existovalo vhodnější uspořádání, které by nevytvářelo riziko poškození optovláknových struktur. Při porovnání těchto uspořádání s měřením deformace s tenzometry nesouhlasím s uvedenou malou citlivostí tenzometrů. Celkově se práce opírá pouze o přibližně deset hodnotných literárních zdrojů, kdy většina z nich jsou knižní publikace s širokým záběrem. V práci postrádám podrobnější literární průzkum v oblasti optovláknových senzorů s multimodovou interferencí a SM-MM-SM vláknových struktur, které jsou stěžejní částí práce, a student se zde odkazuje pouze na dva relevantní zdroje. Proto se domnívám, že kapitola 4 je popsána velmi stručně, i když se jedná o stěžejní téma práce a mělo být popsáno podrobněji. Po formální stránce je práce na relativně dobré úrovni. Jazykové chyby, které komplikují srozumitelnost textu, se objevují častěji v kapitolách 5-10, které popisují vlastní návrhy a praktické výsledky a jde zejména o stylistické chyby, problematický slovosled, chyby v tvarování případně překlepy. Po grafické stránce je práce na dobré úrovni, mám připomínku pouze k několika stránkám, kde je na stránce pouze minimum textu (str. 27, 19). Jak již bylo zmíněno, práce se opírá o poměrně malé množství odborné literatury vztahující se k hlavnímu tématu práce. Rozsah práce je též na hranici přijatelnosti. I přes výše uvedené výtky se domnívám, že byly splněny požadavky na diplomovou práci, a doporučuji práci k obhajobě s hodnocením D/68b.
eVSKP id 127078