Optika nanomateriálů a nanostruktur - NOOE070

• Anglický název: Optics of Nanomaterials and Nanostructures
• Zajišťuje: Katedra chemické fyziky a optiky (32-KCHFO)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2022
• Semestr: letní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: letní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D.

Anotace

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D. (25.01.2007)

V přednášce se studenti seznámí s optickými vlastnostmi struktur se submikronovými rozměry na úrovni základních znalostí kvantové mechaniky a elektromagnetické teorie. Úvodní část kurzu je věnována základním vlastnostem pasivních optických prvků (vlnovody, rezonátory, periodické struktury) a interakci pole s nanomateriály (nanokrystaly, kvantové jámy). Druhá část se pak zabývá kombinacemi zmíněných prvků (mikrodutiny, fotonické krystaly, aktivní vlnovodné prvky). Určeno pro doktorské studium.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D. (25.01.2007)

The goal of this course is to present general optical phenomena connected with sub-micron structures on the basis of quantum mechanics and theory of electromagnetic field. First part of the course will be focused on basic characteristics of passive optical elements (waveguides, cavities, periodic structures) and on the interaction of electromagnrtic field with nanstructured materials (nanocrystals, quantum wells). In the second part, the course will be concerned with combinations of the aforementioned elements (microcavities, photonic crystals, active waveguides).

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D. (07.06.2019)

Ústní zkouška.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D. (07.06.2019)

Oral exam.

Literatura

čeština

Poslední úprava: T_KCHFO (24.01.2007)

H. Haken: Light, North-Holland, Amsterdam, 1981

B. E. A. Saleh, M. C. Teich: Fundamentals of photonics, Wiley, New York, 1991

M. Born, E. Wolf: Principles of optics, Cambridge University Press, Cambridge, 1999

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D. (25.01.2007)

H. Haken: Light, North-Holland, Amsterdam, 1981

B. E. A. Saleh, M. C. Teich: Fundamentals of photonics, Wiley, New York, 1991

M. Born, E. Wolf: Principles of optics, Cambridge University Press, Cambridge, 1999

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D. (07.06.2019)

Zkouška ze znalostí a porozumění tématům probraným na přednášce.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D. (07.06.2019)

Oral exam - student should prove the knowledge and understanding of the subjects addressed on lectures.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D. (22.05.2007)

1. Elektromagnetická teorie - elektromagnetické vlny, šíření vln v dielektriku. Interakce elektromagnetických vln s látkou v semiklasickém popisu, dipólová aproximace, interakce s atomy.

2. Optické rezonátory - rezonátor se dvěma zrcadly, podmínky stability. Optické vlnovody s kovovými a dielektrickými zrcadly, mody vlnovodu, podmínky vedení.

3. Periodické struktury - Braggova difrakce, braggovská zrcadla, fotonické krystaly.

4. Pevné látky - krystalická mřížka, pásová struktura, pás zakázaných energií. Polovodiče, kovy, izolátory, optické přechody.

5. Interakce světla a látky - absorpce, disperse, optický zisk. Dvouhladinový model, optické nelinearity.

6. Nanostruktury z pevných látek - kvantování energií, základní vlastnosti nanostruktur, optické vlastnosti. Povolené a zakázané přechody, absorpce, emise, optické nelinearity.

7. Záření atomů v optickém rezonátoru - superradiance, Purcellův jev, vlnovodné modulátory.

8. Mikrodutiny - polaritony, disperse, nelineární interakce, magický úhel.

9. Dutiny ve fotonických krystalech - kvalita rezonátoru, stavy pole, nelinearity.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D. (22.05.2007)

1. Electromagnetic theory - electromagnetic waves, wave propagation in dielectrics. Light-matter interaction on the level of semiclassical description, dipole approximation, interaction of the field and atoms.

2. Optical resonators - cavity with two mirrors, conditions of stability. Optical waveguides with metallic and dielectric mirrors, modes of the waveguide, guiding conditions.

3. Periodical structures - Bragg diffraction, bragg mirrors, photonic crystals.

4. Condensed matter theory - crystal lattice, band structure, band gap. Semiconductors, metals, insulators, optical transitions.

5. Light-matter interaction - absorption, dispersion, optical gain. Two-level model, optical non-linearities.

6. Solid state nanostructures - energy levels, basic characterization of nanostructures, optical properties. Allowed and forbidden transitions, absorption, radiation, optical non-linearities.

7. Radiation of atoms in cavities - superradiation, Purcell effect, waveguide modulators.

8. Microcavities - polaritons, dispersion, non-linear interactions, magic angle.

9. Cavities in photonic crystals - quality of cavities, field distribution, non-linearities.