You are hereTV

TV


Předmět: Optika tenkých vrstev

Katedra/Zkratka: SLO/TV

Rok: 2019

Garant: 'Ing. Jaromír Křepelka, CSc.'

Anotace: Cílem předmětu je seznámit se se základními optickými vlastnostmi soustav složených z tenkých izotropních, homogenních (případně nehomogenních) vrstev z dielektrických i kovových materiálů a jejich aplikacemi. Pozornost je věnována také vlastnostem ideálních tlustých vrstev a jejich kombinacím se soustavami tenkých vrstev, a také vrstvám anizotropním. Teoretický základ vychází z řešení Maxwellových rovnic pro rovinnou vlnu, z nichž jsou odvozeny formule pro transformaci tečných složek intenzity elektrického a magnetického pole dovolující definovat měřitelné makroskopické parametry, odraznost, propustnost a absorbci. Jsou diskutovány teoreticky zajímavé problémy, jako např. princip reverzibility, princip ekvivalence symetrické soustavy tenkých soustavy, chování vrstev v částečně koherentním světelném poli, barevné efekty na tenkých vrstvách, vztah periodických tenkých vrstev k fotonickým krystalů a vlnovodným strukturám aj. Jsou uvedeny příklady praktických návrhů základních struktur, jako jsou anizotropní soustavy, vysoce odrazné soustavy, úzkopásmové filtry a polarizační děliče.

Přehled látky:
1. Úvod - Vlastnosti tenkých vrstev, metody vytváření tenkých vrstev a jejich kontroly, vlastnosti materiálů. 2. Elektromagnetické pole v izotropním nehomogenním prostředí - Řešení Maxwellových rovnic v homogenním izotropním prostředí, maticový popis soustav tenkých vrstev (vlastnosti matice přenosu, transformace pole a přenos energie v soustavách tenkých vrstev), princip reverzibility. 3. Příklady - Rozhraní dvou prostředí, vlastnosti jedné tenké vrstvy, tlustá vrstva, soustavy tenkých a tlustých vrstev, explicitní závislost parametrů na fázové tloušťce vrstvy, vrstva v částečně koherentním světle, barevné efekty na tenkých vrstvách, rozložení pole uvnitř soustavy tenkých vrstev. 4. Konstrukční metody - Půlvlnová vrstva, buffer vrstva, symetrická třívrstvá struktura, aproximační výrazy pro parametry soustav tenkých vrstev (Furmanova aproximace), metody numerického výpočtu derivací parametrů, optimalizační problémy. 5. Konstrukční příklady - Periodické struktury a jejich aplikace (reflexe v kardinálním bodě, analýza šířky pásma potlačené propustnosti), antireflexní struktury (antireflektování jednou vrstvou, dvěma vrstvami, maximálně ploché antireflexe), MacNeillův polarizátor, interferenční Fabryho-Perotovy filtry, prosvětlení kovové vrstvy (indukovaná transmise). 6. Základy vyhodnocení elipsometrických měření - Měření elipsometrických parametrů, určení indexu lomu substrátu, určení indexu lomu a tloušťky jedné dielektrické vrstvy, vliv drsnosti povrchu, složitější inverzní úlohy elipsometrie, odhad chyb měření. 7. Anizotropní vrstevnaté prostředí - Maxwell-Berremanova rovnice pro rovinné vlny v anizotropním prostředí, přenos tečných složek pole a normálových složek Poyntingova vektoru v soustavách anizotropních tenkých vrstev, kombinace tenkých a tlustých anizotropních vrstev, princip reverzibility, příklady použití.