9360-0226/01 – Fotonické krystaly a metamateriály (FKM)

Garantující katedraCentrum nanotechnologiíKredity10
Garant předmětudoc. Dr. Mgr. Kamil PostavaGarant verze předmětudoc. Dr. Mgr. Kamil Postava
Úroveň studiapostgraduálníPovinnostpovinně volitelný
RočníkSemestrzimní + letní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2018/2019Rok zrušení
Určeno pro fakultyUSP, HGFUrčeno pro typy studiadoktorské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
POS40 doc. Dr. Mgr. Kamil Postava
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zkouška 0+0
kombinovaná Zkouška 0+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je optika periodických systémů se zaměřením na jevy fotonických krystalů, zakázaný pás, vliv poruch v periodicitě. Popis vychází z Maxwellovy teorie elektromagnetického pole v periodické struktuře v analogii s popisem elektronových stavů v periodických krystalech. Popis je řešen pro systém vrstev (1D fotonický krystal), dvoudimenzionální a třídimenzionální periodické systémy. Druhou část předmětu tvoří popis periodických a neperiodických heterogenních materiálů pomocí efektivního prostředí, které vykazuje neobvyklé vlastnosti. Zejména je zaměřen na popis matamateriálů - efektivních materiálů se záporným indexem lomu, speciální anizotropií, chiralitou, zvláštními spektrálními a polarizačními vlastnostmi.

Vyučovací metody

Přednášky
Semináře
Individuální konzultace

Anotace

Cílem předmětu je optika periodických systémů se zaměřením na jevy fotonických krystalů, zakázaný pás, vliv poruch v periodicitě. Popis vychází z Maxwellovy teorie elektromagnetického pole v periodické struktuře v analogii s popisem elektronových stavů v periodických krystalech. Popis je řešen pro systém vrstev (1D fotonický krystal), dvoudimenzionální a třídimenzionální periodické systémy. Druhou část předmětu tvoří popis periodických a neperiodických heterogenních materiálů pomocí efektivního prostředí, které vykazuje neobvyklé vlastnosti. Zejména je zaměřen na popis matamateriálů - efektivních materiálů se záporným indexem lomu, speciální anizotropií, chiralitou, zvláštními spektrálními a polarizačními vlastnostmi.

Povinná literatura:

J.M. Lourtioz, H. Benisty, V. Berger, J.-M. Gerard, D. Maystre, A. Tchelnokov, Photonic Crystals: Towards Nanoscale Photonic Devices, Springer 2005 J.D. Joannopoulos, R.D. Meade, J.N. Winn, Photonic crystals: Molding the flow of light, Princeton University Press 1995 K. Inoue, K. Ohtaka (Eds.), Photonic Crystals: Physics, fabrication and applications, Springer 2004 V.M. Shalaev, Optical properties of nanostructured and random media, Springer 2002 A.K. Sarychev, V.M. Electrodynamics of Metamaterials, World Scientific 2007

Doporučená literatura:

články v odborných mezinárodních časopisech Opt. Express, Nature Photonics, J. Phot. Nanotsr. etc.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

konzultace, zkouška

E-learning

Další požadavky na studenta

Pochopit základy optika periodických systémů se zaměřením na jevy fotonických krystalů, zakázaný pás, vliv poruch v periodicitě. Popis vychází z Maxwellovy teorie elektromagnetického pole v periodické struktuře v analogii s popisem elektronových stavů v periodických krystalech. Popis je řešen pro systém vrstev (1D fotonický krystal), dvoudimenzionální a třídimenzionální periodické systémy. Druhou část tvoří popis periodických a neperiodických heterogenních materiálů pomocí efektivního prostředí, které vykazuje neobvyklé vlastnosti. Zejména je zaměřen na popis matamateriálů - efektivních materiálů se záporným indexem lomu, speciální anizotropií, chiralitou, zvláštními spektrálními a polarizačními vlastnostmi.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Maxwellova teorie, periodických systému hraniční podmínky Maxwellových rovnic, popis materiálových vlastností, šíření rovinných vln Blochův teorém, hraniční podmínky v periodické struktuře periodický systém vrstev, maticový popis, Chebyshevovy polynomy, zakázany pás 2D a 3D periodické systémy, metody řešení 2. Fotonické periodické systémy fotonický krystal, analogie s pevnolátkovými krystaly, pásový diagram 2D fotonické krystaly, systém otvorů se čvercovou a hexagonální symetrií kompletní zakázaný pás, 3D fotonické krystaly poruchy (cavity) ve fotonických krystalech, význam poruch pro šíření elektromagnetického pole krystalem 3. Metamateriály metoda efektivního prostředí, základní aproximace pro popis sférických částic zobecněné teorie efektivních prostředí - anizotropní prostředí, eliptické částice, vícevrstvé částice negativní index lomu, elektrické a magnetické rezonance speciální anizotropní metamateriály, chirální metamateriály 4. Současné a budoucí aplikace fotonických krystalů a metamateriálů příprava fotonických krystalů a metamateriálů, od tenkých vrstev k metodám litografie a samoorganizace Fabry-Perotovy interferenční filtry a modulátory modulace světla, vlnovody na bázi fotonických krystalů, magnetooptické nereciproční součástky aplikace záporného indexu lomu, evanescentní vlny a ideální zobrazení, metamateriály v mikrovlnné oblasti a jejich aplikace nové materiály v optice, anizotropní a chirální materiály

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2018/2019 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zkouška Zkouška  
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2020/2021 (P3942) Nanotechnologie (3942V001) Nanotechnologie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2020/2021 (P3942) Nanotechnologie (3942V001) Nanotechnologie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (P3942) Nanotechnologie (3942V001) Nanotechnologie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (P3942) Nanotechnologie (3942V001) Nanotechnologie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (P3942) Nanotechnologie (3942V001) Nanotechnologie K čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (P3942) Nanotechnologie (3942V001) Nanotechnologie P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku