Integrovaná optika

Garant předmětu:

Jiří Čtyroký

Přednášející:

Jiří Čtyroký

Cvičící:

Jiří Čtyroký

Předmět zajišťuje:

katedra fyzikální elektroniky

Anotace:

Nejvýznamnější součástky a struktury integrované optiky pro aplikace zejména v optickém sdělování a senzorech. Základy teorie, numerického modelování a technologie jejich přípravy. Fyzikální principy a funkce pasivních, dynamických, aktivních a nelineárních součástek integrované fotoniky. Současné trendy vývoje: křemíková fotonika, fotonické krystaly, plazmonika.

Požadavky:

Znalosti mgr. kurzu Fyzikální optika a b. kurzu Optoelektronika.

Osnova přednášek:

1. Úvod. Elektromagnetická teorie planárních a kanálkových vlnovodů. Metody výpočtu vlastních vidů. Vyzařování z ohybů. Vlastní vidy zakřiveného vlnovodu.

2. Metody „šíření optického svazku“. metoda Fourierovy transformace, metoda rozkladu ve vlastní vidy. Komerční programové soubory.

3. Úvod do technologie integrované fotoniky. Skla, LiNbO3, polovodiče A3B5, SiO2, SOI (silicon on insulator).

4. Metody charakterizace vlnovodných struktur. Vazební hranol a mřížka, vidová spektroskopie. Měření rozložení pole a útlumu ve vlnovodech, grupový index lomu. Využití mikroskopu skanujícího blízké pole (SNOM).

5. Stručný přehled fyzikálních jevů využívaných v integrované fotonice. Termooptické, elektrooptické, akustooptické, magnetooptické a nelineární optické jevy, Franzův-Keldyšův jev, jevy v kvantově ohraničených strukturách.

6. Pasivní struktury integrované optiky (děliče výkonu, oddělovače polarizace, spektrální de/multiplexory). Dynamické struktury - modulátory, laditelné filtry, konvertory polarizace.

7. Struktury s velkým kontrastem indexu lomu, vlnovodné struktury s mikrorezonátory, křemíková fotonika.

8. Základy teorie fotonických krystalů, vlnovody a mikrorezonátory ve fotonických krystalech. Základy „plazmoniky“.

9. Aplikace struktur integrované fotoniky v optickém sdělování a informačních technologiích.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Znalosti:

Zvládnout základy teorie a numerického modelování součástek integrované fotoniky, znát funkcí a technologií přípravy.

Schopnosti:

Umět používat fyzikální principy, poznat součástky integrované optiky již používané i v současné době vyvíjené pro aplikace v optických komunikacích a senzorech.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] Kopie prezentací z přednášek: www.ufe.cz/~ctyroky/fjfi/into

Doporučená literatura:

[2] T. Tamir, ed.: Guided-wave optoelectronics, Springer, 1988

[3] D. L. Lee: Electromagnetic Principles of Integrated Optics, John Wiley and Sons, 1986.

[4] E.J.Murphy, ed.: Integrated optical circuits and components, Dekker, New York 1999.

[5] B. E. A. Saleh, M. C. Teich, Fundamentals of Photonics, John Wiley and Sons, 1991.

[6] J. D. Joannopoulos, R. D. Meade, J. N.Winn, Photonic Crystals: Molding the Flow of Light. Princeton University Press, Princeton, 1995.

[7] K. Okamoto: Fundamentals of Optical Waveguides, Academic Press, 2005.

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Fyzikální elektronika - Fotonika (volitelný předmět)