Elektrodynamika 2
| Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah |
|---|---|---|---|
| 12ELDY2 | Z,ZK | 5 | 4+0 |
- Garant předmětu:
- Jiří Čtyroký, Ivan Richter
- Přednášející:
- Jiří Čtyroký
- Cvičící:
- Jiří Čtyroký
- Předmět zajišťuje:
- katedra laserové fyziky a fotoniky
- Anotace:
-
Základy elektromagnetické teorie šíření mikrovlnného a optického záření v kovových a dielektrických vlnovodech. Lorentzův-Lorenzův vztah vzájemnosti. Ortogonalita vidů, rozptylová matice a její vlastnosti. Dutinové a otevřené laserové rezonátory, gaussovské svazky. Komplexní frekvence a činitel jakosti rezonátorů. Disperze vlnovodů, její kompenzace v optických vláknech. Kerrovská nelinearita, solitonové šíření v optických vláknech. Periodické struktury, Blochovy vidy, vznik fotonického zakázaného pásu. Povrchový plazmon.
- Požadavky:
-
Doporučuje se Fyzikální optika 1, Elektrodynamika 1
- Osnova přednášek:
-
1. Základní věty z vektorové analýzy. Maxwellovy rovnice. Vektorový a skalární potenciál, Hertzovy vektory v prostředí beze zdrojů. Okrajové podmínky na rozhraní prostředí.
2. Kovové vlnovody. Vlny vedené mezi dvěma rovnoběžnými vodivými deskami. Válcové vlnovody obecného průřezu. Vidy TE a TM. Ortogonalita vidů, mezní frekvence. Obdélníkový a kruhový vlnovod. Dvouvodičové vedení, vidy TEM . Koaxiální vedení. Vlnovod jako vedení. Základy teorie mikrovlnných obvodů, rozptylová matice.
3. Dutinové rezonátory, vlastní vidy a frekvence, činitel jakosti.
4. Parabolická rovnice, gaussovský svazek, svazky vyšších řádů. ABCD matice. Průchod optickými elementy. Otevřené rezonátory, diagram stability, vidy rezonátoru. Vlastní frekvence, činitel jakosti. Nestabilní rezonátory.
5. Planární dielektrický vlnovod, vlnová teorie,TE a TM módy a jejich vlastnosti. Paprsková teorie mnohovidových vlnovodů, fázový prostor. Akceptance, počet vidů, vedené a vytékající vidy.
6. Základy vlnové teorie optických vláken, vlnová rovnice a její řešení. Klasifikace vidů, konstanty šíření.
7. Disperze mnohovidových a jednovidových vlnovodů, přenosová šířka pásma. Řízení disperze, tvarování impulsů. Vliv kerrovské nelinearity, nelineární Schrödingerova rovnice, vznik solitonu.
8. Šíření vln v periodickém prostředí, Floquetovy-Blochovy vidy. Vznik zakázaného pásu fotonových energií.
9. Povrchový plazmon na rozhraní kov-dielektrikum jako vedená vlna.
- Osnova cvičení:
- Cíle studia:
-
Znalosti:
Zvládnout teoretické základy šíření elektromagnetických vln ve vlnovodných strukturách.
Schopnosti:
Umět poznatky aplikovat v jiných disciplínách, využívající elektrodynamiku (fyzikální optika, nelineární optika, integrovaná optika, optické komunikace)
- Studijní materiály:
-
Povinná literatura:
[1] Poznámky z přednášek, podklady na www.ufe.cz/~ctyroky/fjfi/eldyn2
[2] Lončar, G., Elektrodynamika I, II. skriptum. 1990, Praha: Ediční středisko ČVUT.
Volitelná literatura:
[1] Stratton, R.A., Teorie elektromagnetického pole. 1961, Praha: SNTL.
[2] Collin, R.E., Field theory of guided waves. second ed. 1991, New York: IEEE Press.
[3] Saleh, B.E.A. and M.C. Teich, Fundamentals of photonics. 1991, New York: J.Wiley.
[4] Kogelnik, H. and T. Li, Laser beams and resonators. Applied Optics, 1966. vol. 5, p. 1550-1567.
[5] Unger, H.-G., Planar optical waveguides and fibres. 1977, Oxford: Clarendon Press.
[6] Cancellieri, G., Single-mode optical fibres. 1991, Oxford: Pergamon Press.
[7] Agrawal, G.P, Nonlinear fiber optics, 3rd edition, 2001, Academic Press.
[8] J.D.Joannopoulos, R.D. Meade, J.N. Winn, Photonic crystals: molding the flow of light. 1995, Princeton
[9] S.G.Johnson, J.D.Joannopoulos, Photonic crystals: the road from theory to practice. 2003, Kluwer
[10] H. Raether, Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings, 1988, Springer.
- Poznámka:
- Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:
- Rozvrh není připraven
- Rozvrh na letní semestr 2024/2025:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů: