Rigorózní elektromagnetická teorie optické odezvy periodických nanostruktur

• Thesis title in Czech: Rigorózní elektromagnetická teorie optické odezvy periodických nanostruktur
• Thesis title in English: Rigorous electromagnetic theory of the optical response; of periodic nanostructures
• Academic year of topic announcement: 2015/2016
• Thesis type: diploma thesis
• Department: Institute of Physics of Charles University (32-FUUK)
• Supervisor: RNDr. Roman Antoš, Ph.D.
• Advisors: RNDr. Martin Veis, Ph.D.

Guidelines

1. Prostudovat odbornou literaturu a vypracovat podrobnou rešerši daného tématu.
2. Osvojit si matematický popis polarizovaného světla a elektromagnetickou optickou teorii periodických nanostruktur.
3. Osvojit si ovládání a pochopit algoritmus existujícího modelovacího softwaru.
4. Rozšířit existující software na komplexnější typy nanostruktur při zachování rigoróznosti metody (2dimenzionální mřížky a/nebo multivrstvé periodické reliéfy); eventuálně vytvořit nový simulační software.
5. Modelovat ilustrační příklady struktur s extrémními parametry a diskutovat meze použitelnosti metody.
6. Srovnat model s experimentem.

References

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.
J.-M. Lourtioz et al., Photonic Crystals: Towards Nanoscale Photonic Devices, Springer-Verlag, Berlin 2005.
K. Yasumoto (ed.), Electromagnetic Theory and Applications for Photonic Crystals, CRC Press, Taylor & Francis, 2006.

Preliminary scope of work

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. Klíčem k pochopení optické odezvy je rigorózní elektromagnetická teorie, jejíž implementace na stále složitější systémy se v současnosti velmi rychle rozvíjejí. Cílem práce bude vytvoření nové počítačové implementace, která bude schopna modelovat 2dimenzionální a/nebo multivrstvé reliéfní periodické struktury při zachování rigoróznosti metody (s exaktní fourierovskou faktorizací periodických veličin reprezentující funkce permitivity a elektromagnetických polí). Druhotným cílem bude ověřit meze použitelnosti metody na ilustračních příkladech a srovnání s experimentem dostupným v literatuře. Studentovi bude poskytnut systematický teoretický úvod a bude mu dán k dispozici existující simulační program použitelný na 1dimenzionální periodické struktury (a s určitými omezeními i na 2dimenzionální struktury a multivrstvé reliéfy). Prezentace našeho oddělení: http://alma.karlov.mff.cuni.cz/magnetooptika/en/PrezentaceMO.pdf
Zájemci, kontaktujte mě, prosím, na adrese: [e-mail]

Preliminary scope of work in English

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. The key to understanding the optical response is rigorous electromagnetic theory whose implementations to systems of increasing complexity are being rapidly developed. The aim of the work will be creating a new computer implementation capable of modeling 2-dimensional and/or multilayered-relief periodic structures, while keeping the method rigorous (with the exact Fourier factorization of the periodic quantities representing the functions of permittivity and electromagnetic fields). The secondary aim will be verifying the limist of the method's applicability on illustrative examples and comparing it with experimental data available in literature. The student will receive a systematic introduction into the theory as well as an existing simulation package applicable to 1-dimensional periodic structures (and with certain limitations to 2-dimensional structures and multilayered reliefs as well). Presentation of our department: http://alma.karlov.mff.cuni.cz/magnetooptika/en/PrezentaceMO.pdf
Those who are interested, please contact me at the address: [e-mail]