Základy fotonických struktur

Garant předmětu:

Ivan Richter

Přednášející:

Jiří Čtyroký, Ivan Richter

Cvičící:

Jiří Čtyroký, Ivan Richter

Předmět zajišťuje:

katedra fyzikální elektroniky

Anotace:

Přednáška se zabývá základy fotonických struktur, klasifikuje fotonické struktury, porovnává je zelektronickými, shrnujejejich přípravu a charakterizaci. Speciálně diskutuje fyziku a technologie optických vlnovodů, představuje základní lineární, nelineární a aktivní struktury integrované fotoniky pro aplikace v optických komunikacích a senzorech.Dále se věnuje představení plazmonických struktur a plazmonice, periodickým strukturám a fotonickým krystalům, metamateriálům a metapovrchům a fotonickým strukturám pro kvantové technologie. Přednáška bude zakončena referáty studentů a exkurzemi do vybraných fotonických laboratoří.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Klasifikace fotonických struktur, fyzikální a optické vlastnosti, porovnání

2. Elektronické a fotonické nanostruktury -porovnání, pros a cons, základy fyzikálního popisu

3. Technologie přípravy, metody charakterizace a simulace fotonických struktur

4. Fotonické struktury založené na vedených vlnách -planární a vláknové vlnovody, základní vlastnosti

5. Optická vlákna a vlnovody -disperze, přenosové vlastnosti, multiplexování, zesilování

6. Integrovaná fotonika -struktury pro aplikace v optických komunikacích a senzorech

7. Optické senzory -klasifikace, vlastnosti, porovnání

8. Nelineární a aktivní fotonické struktury, netradiční fotonické lasery

9. Plazmonické struktury a plazmonika

10. Periodické struktury, difrakční mřížky, fotonické krystaly

11. Umělé struktury, metamateriály, metapovrchy, struktury s extrémními parametry

12. Fotonické struktury pro kvantové technologie

13. Referáty studentů, exkurze do fotonických laboratoří

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Znalosti:

znalosti a přehled o teoretických základech nanoelektroniky, o vybraných typech nanostruktur a nanomateriálů a i o základních polovodičových (nano)technologiích (MBE, MOVPE a EBL).

Schopnosti:

orientace v oblasti teoretických základů nanoelektroniky, vybraných typech nanostruktur a nanomateriálů a základních polovodičových (nano)technologií, samostatná a kritická práce se zdroji informací, příprava a prezentace odborného tématu.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] B. E. A. Saleh, M. C. Teich, Fundamentals of Photonics, 3rdedition, Wiley, 2019.

[2] V. Degiorgio, I. Cristiani, Photonics: A Short Course (Undergraduate Lecture Notes in Physics, 2nd Edition, Springer, 2015.

[3] L. Pavesi, D. J. Lockwood, Handbook of Silicon Photonics, Series in Optics and Optoelectronics, Taylor & Francis, 2013.

[4] A. McGurn, Nanophotonics, Springer Series in Optical Sciences 213, Springer, 2018.

Doporučená literatura:

[5] Elektronické texty na webu: http://optics.fjfi.cvut.cz

[6] E. J. Murphy, Integrated Optical Circuits and Components: Design and Applications, Marcel Dekker, 1999.

[7] J. D. Joannopoulos, R. D. Meade, J. N. Winn, Photonic Crystals: Molding the Flow of Light. Princeton University Press, 2008.

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 inženýrství - Počítačová fyzika (volitelný předmět)
• Fyzikální inženýrství - Inženýrství pevných látek (volitelný předmět)
• Fyzikální inženýrství - Laserová technika a fotonika (PS)
• Kvantové technologie (volitelný předmět)
• Fyzikální inženýrství - Počítačová fyzika (volitelný předmět)
• Kvantové technologie (volitelný předmět)