Analytické přístupy v elektromagnetické teorii difrakčních mřížek

• Název práce v češtině: Analytické přístupy v elektromagnetické teorii difrakčních mřížek
• Název v anglickém jazyce: Analytical approaches in electromagnetic theory of diffraction gratings
• Akademický rok vypsání: 2007/2008
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Roman Antoš, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1. Prostudovat odbornou literaturu daného tématu.
2. Osvojit si matematický popis polarizovaného světla a elektromagnetickou optickou teorii periodických struktur.
3. Osvojit si přibližné analytické metody známé z literatury pro jednotlivé speciální případy mřížek, a v případě zájmu některou aproximaci zdokonalit.
4. Osvojit si ovládání modelovacího softwaru používajícího rigorózní numerickou metodu.
5. Modelovat optickou odezvu vybraných mřížek zvolenými analytickými metodami a srovnat výsledky s rigorózní metodou, případně s experimentem dostupným z literatury.
6. Diskutovat vhodnost použitých aproximací na jednotlivé typy struktur.

Seznam odborné literatury

R. M. A. Azzam, N. M. Bashara, Ellipsometry and Polarized Light, North-Holland, Amsterdam / New York / Oxford 1977.
M. Born, E. Wolf, Principles of Optics, Cambridge University Press, Cambridge 1999.
R. Petit (ed.), Electromagnetic Theory of Gratings, Springer-Verlag, Berlin 1980.
M. Neviere, E. Popov, Light Propagation in Periodic Media: Differential Theory and Design, Marcel Dekker, New York 2003.

Předběžná náplň práce

Optika periodických struktur je důležitá pro mnoho vědních i technických oborů zahrnující návrh, výrobu a charakterizaci integrovaných obvodů, fotonických krystalů a dalších elektronických a optických prvků. Nezbytným nástrojem k modelování optické odezvy a vyhodnocování naměřených dat je elektromagnetická teorie, jejíž rigorózní počítačová implementace vyžaduje náročné hardwarové prostředky. Analytické metody na druhou stranu umožňují značné urychlení výpočtu, a navíc poskytují názornější pochopení principu optické odezvy. Každá z těchto metod nicméně funguje jen pro speciální typ struktur se zúženým rozsahem parametrů, jako jsou ultratenké, mělké, subvlnové, vysoce transparentní anebo vysoce absorbující mřízky. Cílem práce bude aplikovat jednotlivé metody na zvolené mřížky, výsledek srovnat s rigorózní metodou a diskutovat jejich meze použitelnosti. V případě hlubšího zájmu bude dalším cílem práce zdokonalit některou z metod, aby poskytovala přesnější výsledky nebo aby platila pro širší obor parametrů mřížek. Studentovi bude poskytnut systematický teoretický úvod a bude mu dán k dispozici existující simulační program používající rigorózní metodu. Zájemci, kontaktujte mě, prosím, na adrese: [e-mail]

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Optics of periodic structures is important for many scientific and technical subjects including the proposal, fabrication, and characterization of integrated circuits, photonic crystals, and other electronic and optical elements. A necessary instrument for modeling the optical response and analyzing measured data is electromagnetic theory, whose rigorous computer implementation requires sophisticated hardware resources. On the other hand, analytical methods enable considerable acceleration of computation; moreover, they yield more vivid understanding of the optical response principle. Each of those methods, however, is only appropriate for a particular variety of structures with a narrow range of some parameter, like ultrathin, shallow, subwavelenght, highly transparent or highly absorbing gratings. The aim of the work will be applying individual methods to chosen gratings, comparing results with a rigorous method, and discussing their ranges of applicability. In the case of deeper interest, another aim of the work will be improving some of the methods to provide more accurate results or to be valid in a wider range of grating parameters. The student will receive a systematic introduction into the theory as well as an existing simulation package based on a rigorous method. Those who are interested, please contact me at the address: [e-mail]