Elektrodynamika 2
| Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah |
|---|---|---|---|
| 12ELDY2 | Z,ZK | 5 | 4+0 |
- Garant předmětu:
- Jiří Čtyroký
- 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 rezonátory. Komplexní frekvence a činitel jakosti rezonátorů. Disperze signálů při šíření vlnovody, 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 je žádoucí.
Pro udělení zápočtu je nutné vypracovat domácí úlohy zadané v průběhu výuky nejpozději týden před koncem výukového období v daném semestru.
- 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. 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.
5. Základy vlnové teorie optických vláken, vlnová rovnice a její řešení. Klasifikace vidů, konstanty šíření.
6. Disperze mnohovidových a jednovidových vlnovodů, přenosová šířka pásma. Řízení disperze, tvarování impulsů. Vliv kerrovské nelinearity, nelineární Schrödingerova rovnice, vznik solitonu.
7. Šíření vln v periodickém prostředí, Floquetovy-Blochovy vidy. Vznik zakázaného pásu fotonových energií.
8. Povrchový plazmon na rozhraní kov-dielektrikum jako vedená vlna.
- Osnova cvičení:
-
N/A
- 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 v MS Teams
[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] Unger, H.-G., Planar optical waveguides and fibres. 1977, Oxford: Clarendon Press.
[5] Cancellieri, G., Single-mode optical fibres. 1991, Oxford: Pergamon Press.
[6] Agrawal, G.P, Nonlinear fiber optics, 3rd edition, 2001, Academic Press.
[7] J.D.Joannopoulos, R.D. Meade, J.N. Winn, Photonic crystals: molding the flow of light. 1995, Princeton
[8] S.G.Johnson, J.D.Joannopoulos, Photonic crystals: the road from theory to practice. 2003, Kluwer
[9] H. Raether, Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings, 1988, Springer.
- Poznámka:
- Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:
- Rozvrh není připraven
- Rozvrh na letní semestr 2025/2026:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů: