9360-0226/04 – Fotonické krystaly a metamateriály (FKM)

Garantující katedraCentrum nanotechnologiíKredity10
Garant předmětudoc. Dr. Mgr. Kamil PostavaGarant verze předmětudoc. Dr. Mgr. Kamil Postava
Úroveň studiapostgraduálníPovinnostpovinně volitelný typu B
RočníkSemestrzimní + letní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2020/2021Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno 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 20+0
kombinovaná Zkouška 20+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, 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

Prezenční forma (platnost od: 2020/2021 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 (P0719D270003) Nanotechnologie P angličtina Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (P0719D270003) Nanotechnologie K angličtina Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku