Na základě poznatků z literatury formulovat optické charakteristiky vrstevnatých struktur s definovanou permitivitou jednotlivých vrstev z hlediska jejich odezvy v okolním prostředí. Zkoumat prostorovou závislost polí uvnitř struktury. K modelování optické odezvy a profilu polí využít maticové formalizmy. Práce je zaměřena teoreticky s příp. využitím počítačových simulací.
Seznam odborné literatury
M. Schubert, T. E. Tiwald, and J. A. Woollam, Appl. Opt. 38 (1999), 177-187.
P. Yeh, ` Surf. Sci. 96 (1980), 41-53.
C. Oldano: Phys. Rev. A 40 (1989) 6014-6020.
Předběžná náplň práce
Optické vlny ve vrstevnatých strukturách se studují z hlediska jejich využití pro syntézu (anti)reflexních pokrytí, polarizačních prvků, optických senzorů, prvků pro optické komunikace, aj. Optické vlny lze na druhé straně využít také při analýze vrstevnatých struktur, rozhraní a povrchů v případech, kdy o nich máme z jiných zdrojů jen neúplné informace. Spadají do třídy inverzních problémů s uplatněním ve fyzice, v diagnostice materiálů, v technologiích, v geofyzice, v biologii a lékařství aj. Vrstevnatou strukturu definujeme jako fyzikální soustavu, jejíž parametry se mění výlučně v jediné souřadnici. U planárních vrstevnatých struktur, stručně multivrstev, tuto roli zastává nějaká osa, kterou obvykle položíme do vhodné kartézské souřadnicové osy. Optické vlny ve vrstevnatých strukturách charakterizují komplexní vektory, neboť se jedná o vlny vektorové, tedy s definovanou polarizací. Speciálně k popisu odezvy v planárních multivrstvách jsou vhodné rovinné monochromatické vlny. Elektrická a magnetická pole těchto vln plynou z Maxwellových rovnic a profilu materiálových parametrů struktury. Omezení na parametry měnící se ve směru jediné osy dovoluje, aby tato pole i v nejsložitějších multivrstvách byla vyjádřena maticovou algebrou. Tento popis v sobě automaticky zahrnuje jako speciální případ i vlny skalární, např. mechanické, akustické a vlny v jednodimenzionálních strukturách nerelativistické kvantové mechaniky. Nejsou kladena žádná omezení na poměr vlnové délky záření a charakteristických rozměrů vrstevnaté struktury. Z hlediska optické odezvy lze vrstevnatou strukturou aproximovat různé spojité jednodimenzionální profily materiálových parametrů. Uvedené přístupy mohou být rozšířeny i mimo optickou oblast směrem k nižším frekvencím, např. do oblasti radiovln a mikrovln nebo směrem k vyšším frekvencím např. do oblasti rtg. záření. Právě v rtg. oblasti tyto přístupy umožnily konstrukci prvků pro manipulaci záření na bázi planárních vrstevnatých struktur. Optické nebo obecněji elektromagnetické vlnové charakteristiky vrstevnatých struktur se nejčastěji studují z hlediska jejich odezvy v okolním prostředí mimo samotnou strukturu. Profilům polí uvnitř struktury se věnuje menší pozornost. Přitom právě profily polí mohou být zajímavé pro studium procesů indukovaných polem vlny ve vrstvách nebo na jejich rozhraních.
Předběžná náplň práce v anglickém jazyce
Studies of the optical waves in layered structures are motivated its use in the design of (anti)reflecting and polarizing elements, optical sensors and devices for integrated optoelectronics, optical communications, etc. On the other hand, the optical waves may be applied in the analysis of layered structures, interfaces and surfaces, especially when only a partial information on these objects is available. This approach represents the solution of inverse problem encountered in material diagnostics, technology, biology, etc. Planar layered structure is defined as a physical systems with parameters varying exclusively along a single axis. For convenience, this axis often chosen parallel to a Cartesian axis. Optical waves in layered structures are characterized by complex vectors in order to define their polarization. In planar layered structures, the response is conveniently characterized in terms of monochromatic plane waves. Electric and magnetic fields of these wave are deduced from Maxwell equations reduced to a simplified form. The variation of material parameters parallel to a single axis allows the description of the field profiles with matrix algebra. As a special case, the formalism can treat scalar waves encountered in mechanics, acoustics or one dimensional nonrelativistic quantum mechanics. In the formalism, no restrictions are imposed on the characteristic dimension to wavelength ratio. As a result, the formalism can be employed beyond the optical region, both to radio-waves or microwaves and X-ray radiation. In particular, multilayer based elements manipulating X-ray radiation were designed starting from this formalism.
