9360-0226/03 – Fotonické krystaly a metamateriály (FKM)
| Garantující katedra | Centrum nanotechnologií | Kredity | 10 |
| Garant předmětu | doc. Dr. Mgr. Kamil Postava | Garant verze předmětu | doc. Dr. Mgr. Kamil Postava |
| Úroveň studia | postgraduální | Povinnost | povinně volitelný typu B |
| Ročník | | Semestr | zimní + letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2020/2021 | Rok zrušení | 2024/2025 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | doktorské |
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, ústní zkouška.
E-learning
Další požadavky na studenta
Pochopit základy optiky 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 - popis materiálových vlastností, šíření rovinných vln Blochův teorém, hraniční podmínky v periodické struktuře, periodický systém vrstev, maticový popis, 2D a 3D periodické systémy
2. Fotonické periodické systémy - fotonický krystal, analogie s pevnolátkovými krystaly, pásový diagram, 2D fotonické krystaly, kompletní zakázaný pás, 3D fotonické krystaly, poruchy (cavity) ve fotonických krystalech
3. Metamateriály a metapovrchy - metoda efektivního prostředí, základní aproximace pro popis sférických částic, zobecněné teorie efektivních prostředí - anizotropní prostředí, eliptické částice, vícevrstvé částice, negativní index lomu, chirální metamateriály, fázové efekty
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 modulace světla, vlnovody na bázi fotonických krystalů, magnetooptické nereciproční součástky, nové materiály v optice, anizotropní a chirální materiály
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.