PředmětyPředměty(verze: 845)
Předmět, akademický rok 2018/2019
   Přihlásit přes CAS
Optika periodických struktur pro fotoniku - NOOE123
Anglický název: Optics of periodic structures for photonics
Zajišťuje: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2018
Semestr: zimní
E-Kredity: 3
Rozsah, examinace: zimní s.:2/0 Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Garant: RNDr. Roman Antoš, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Optika a optoelektronika
Anotace -
Poslední úprava: T_FUUK (15.05.2008)
Přednáška je zaměřená za elektromagnetickou optiku periodických nanostruktur pro práci s fotonickými krystaly a odvozenými fotonickými zařízeními a metamateriály. V první části kurzu bude prezentován matematický popis světla a optických systémů, jako jsou objemové materiály, tenké filmy a mřížky. Ve druhé části budou ukázány rigorózní a přibližné modely optické odezvy periodických struktur a její interpretace. V závěrečné části budou uvedeny aplikace ve fotonice a základní metody optických experimentů. Vhodné pro magisterské a doktorské studium.
Cíl předmětu -
Poslední úprava: T_FUUK (15.05.2008)

Primárním cílem přednášky je seznámit studenty s moderní optickou teorií periodických nanostruktur, která je nezbytná pro návrh a analýzu odvozených optických zařízení a metamateriálů v rámci fotoniky.

Sekundárním cílem je ukázat příklady fotonických aplikací perspektivních pro náhradu tradičních optických, elektronických nebo optoelektronických prvků a materiálů.

Terciálním cílem je ukázat základní experimentální metody optických měření periodických struktur.

Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: RNDr. Roman Antoš, Ph.D. (11.06.2019)

Ústní zkouška

Literatura -
Poslední úprava: T_FUUK (15.05.2008)

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.

Metody výuky -
Poslední úprava: T_FUUK (15.05.2008)

přednáška 2/0

Požadavky ke zkoušce -
Poslední úprava: RNDr. Roman Antoš, Ph.D. (11.06.2019)

znalost probírané látky na přednáškách

Sylabus -
Poslední úprava: T_FUUK (15.05.2008)

1. Popis stavů světla a šíření optickými systémy. Polarizace a prostorová modulace světla, Jonesův a Muelerův maticový formalismus, Poincaréova sféra. Elementy difrakční teorie a fourierovské optiky.

2. Interakce světla s hmotou. Šíření světla v homogenním prostředí. Index lomu, koeficient útlumu, vodivost a permitivita. Disperzní vlastnosti materiálů, Kramers-Kronigovy relace. Krystalické a indukované anizotropie. Magnetooptika.

3. Optika rozhraních, tenkých filmů a multivrstev. Fresnelovy a Airyho vzorce odrazu a lomu. Maticový popis šíření světla vrstevnatými strukturami. Periodické multivrstvy a jednorozměrné fotonické krystaly. Objemové a povrchové plazmové oscilace v kovových filmech.

4. Rigorózní elektromagnetický popis světla v nehomogenních prostředích. Teorie vázaných vln periodických struktur. Pravidla rychlé fourierovské faktorizace pro exaktní přepis Maxwellových rovnic do maticové reprezentace vhodné pro počítačové simulace.

5. Analytické aproximace pro speciální případy. Subvlnové, ultratenké, mělké a dlouho-periodné mřížky; periodické struktury vyrobené z průhledných nebo vysoce absorbujících materiálů.

6. Interpretace optické odezvy mřížek, fotonických krystalů a odvozených metamateriálů. Planární, kónická a třírozměrná difrakce na mřížkách. Efektivní index lomu. Spektrální anomálie mřížek. Anizotropie indukované nebo změněné mřížkovou periodicitou; Kerrův a Faradayův jev.

7. Základy fotonických krystalů. Fotonická pásová struktura, fotonický zakázaný pás a vztažené optické vlastnosti. Magneto-fotonika.

8. Aplikace na moderní optická zařízení a metamateriály založené na periodických nanostrukturách. Fotonická zrcadla, vlnovody, vlákna, rezonátory, optické filtry, zařízení založená na negativním indexu lomu.

9. Základní metody experimentálních optických měření. Spektroskopická fotometrie, elipsometrie a magnetooptika. Optická skaterometrie.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK