|
Vyučující
|
-
Křepelka Jaromír, Ing. CSc.
|
|
Obsah předmětu
|
Pojem optické tenké vrstvy, vlastnosti, příklady použití. Šíření elektromagnetického pole (rovinných monofrekvenčních vln) ve vrstevnatém prostředí. Matice přenosu tečných složek intenzity elektrického a magnetického pole, pole rozděleného na protiběžné vlny, amplitudové odraznosti a propustnosti. Matice přenosu normálové složky Poyntingova vektoru pole rozděleného na protiběžné vlny, výkonové odraznosti a propustnosti. Princip reverzibility. Vlastnosti jedné tenké vrstvy ve srovnání s prostým optickým rozhraním. Ideální tlusté vrstvy kontra ideální tenké vrstvy. Popis soustav vytvořených kombinacemi tenkých a tlustých vrstev. Vrstvy v částečně koherentním světle. Barevné efekty v odraženémnebo prošlém světle soustavami tenkých vrstev. Konstrukční pojmy: půlvlnová vrstva, buffer vrstva, ekvivalentní třívrstvá (symetrická) soustava tenkých vrstev, aproximativní přístupy, mocniny interferenčních matic, derivace parametrů soustav tenkých vrstev. Periodické soustavy tenkých vrstev, maximu odraznosti, šířka pásma potlačené propustnosti. MacNeillův polarizující hranol. Antireflektující soustavy tenkých vrstev: analytická řešení, jedna tenká vrstva, dvě tenké vrstvy, maximálně ploché antireflexe, numerické přístupy. Interferenční filtry Fabryho-Perotova typu. Prosvětlení kovové vrstvy (indukovaná transmise). Základy vyhodnocení elipsometrických měření. Fenomenologická teorie anizotropních tenkých vrstev: šíření rovinných monochromatických vln v anizotropním vrstevnatém prostředí, přenos tečných složek pole a normálové složky Poyntingova vektoru, odraznosti, transmise, princip reverzibility v soustavě anizotropních tenkých vrstev.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Dialogická (diskuze, rozhovor, brainstorming)
- Domácí příprava na výuku
- 24 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 550 hodin za semestr
- Účast na výuce
- 26 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Cílem předmětu je seznámit se s optickými vlastnostmi soustav složených z tenkých izotropních, homogenních (případně nehomogenních) vrstev z dielektrických i kovových materiálů a jejich aplikacemi a hlouběji porozumět fyzikálním principům takových soustav. 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 monofrekvenční vlnu, z nichž jsou odvozeny formule pro transformaci tečných složek intenzity elektrického a magnetického pole rozděleného na protiběžné vlny, dovolující definovat měřitelné makroskopické parametry, tj. 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 antireflektující soustavy, vysoce odrazné soustavy s definovaným pásmem potlačené propustnosti, úzkopásmové filtry Fabryho-Perotova typu a polarizační děliče.
Předmět zaměřený na získání znalostí. Připomenout šíření elektromagnetických vln ve vrstevnatém prostředí, určit měřitelné parametry tenkých a tlustých vrstev a jejich kombinací, popsat konstrukci základních vrstevnatých systémů pro interferenční filtry pomocí analytického a numerického přístupu.
|
|
Předpoklady
|
Předpokládají se znalosti základního kursu matematické analýzy, algebry a klasické teorie elektromagnetického pole.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Ústní zkouška
Porozumění fyzikálním principům stojícím za optikou tenkých vrstev, schopnost samostatného návrhu základních soustav tenkých vrstev s využitím analytických výsledků a extenzívnímu využití výpočetní techniky.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Bach, H., Krause, D. (Eds.). (1997). Thin films on glass.
-
Baumeister Philip W. (2004). Optical coating technology. SPIE.
-
Baumeister, W. P. (2004). Optical coating technology. SPIE.
-
Eckertová L. (1974). Fyzika tenkých vrstev. SNTL, Praha.
-
Holland, L. (1969). Vacuum deposition of thin films. Chapman & Hall, London.
-
Kaiser, N., Pulker, H. K. (Eds.). (2003). Optical interference coatings. Springer.
-
Knittl, Z. (1976). Optics of thin films. John Wiley & Sons, London - New York - Sydney - Toronto.
-
Kochergin, V. (2003). Omnidirectional optical filters. Kluwers.
-
Křepelka, J. (1993). Optika tenkých vrstev. Vydavatelství Univerzity Palackého v Olomouci, http://aix.volny.cz/~krepelka/films.htm.
-
MacLeod, H. A. (1969). Thin film optical filters. Adam Hilger, London.
-
Vašíček, A. (1960). Optics of thin films. North Holland, Amsterdam.
-
Weber, J. M. (2003). Handbook of optical materials. CRC.
-
Willey, R. R., Dekker, M. (2002). Practical design and production of optical thin films.
-
Willey, R. R. (2006). Field guide to optical thin films. SPIE.
|