Studijní plány a sylaby FJFI ČVUT v Praze

-

Aktualizace dat: 15.10.2017

english

Navazující magisterské studiumOptika a nanostruktury
1. ročník
předmět kód vyučující zs ls zs kr. ls kr.

Povinné předměty

Elektrodynamika 1, 212ELDY12 Čtyroký 2+0 z,zk 4+0 z,zk 3 5
Předmět:Elektrodynamika 112ELDY1prof. Ing. Čtyroký Jiří DrSc.2+0 Z,ZK-3-
Anotace:Základy aplikované teorie elektromagnetického pole. Vlnová rovnice, potenciály. Rovinné, válcové a kulové vlny. Vyzařování obecně rozložených zdrojů. Dipóly a multipóly.
Osnova:1. Maxwellovy rovnice pro elektromagnetické pole v homogenním prostředí.
2. Energie elektromagnetického pole v nedisperzním a disperzním prostředí, energetická bilance.
3. Vektorový a skalární potenciál, Hertzovy vektory.
4. Elektrostatické pole. Rozklad na multipóly.
5. Vlnová rovnice, její řešení, zpožděné potenciály.
6. Rovinné, válcové a kulové vlny v homogenním prostředí.
7. Rozvoj válcových a kulových vln v rovinné vlny
8. Elektromagnetické pole obecného rozložení zdrojů
9. Vyzařování elektrického a magnetického dipólu, elektrický kvadrupól
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Prohloubit základy teorie elektromagnetického pole z hlediska jejích aplikací na generování a šíření optického záření v homogenním prostředí.

Schopnosti:
Umět teorii pole využít, zejména pro další studium.
Požadavky:Základní kurs fyziky
Rozsah práce:
Kličová slova:Maxwellovy rovnice, vlnová rovnice, skalární a vektorový potenciál, dipól, multipóly, rovinná vlna, válcové vlny, kulové vlny.
Literatura:Povinná literatura:
[1] Poznámky z přednášek, podklady na www.ufe.cz/~ctyroky/fjfi/eldyn1

Doporučená literatura:
[2] Stratton, R.A., Teorie elektromagnetického pole. 1961, Praha: SNTL.
[3] Landau, L.D., Lifšic, J. M., L. P. Pitajevskij: Electrodynamics of continuous media, Second edition, 1984, Elsevier, Amsterdam
[4] Bo Thidé: Electromagnetic field theory. http://www.plasma.uu.se/CED/Book/index.html

Předmět:Elektrodynamika 212ELDY2prof. Ing. Čtyroký Jiří DrSc.-4+0 Z,ZK-5
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.
Osnova: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: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)
Požadavky:Doporučuje se Fyzikální optika 1, Elektrodynamika 1
Rozsah práce:
Kličová slova:vlnovod, vid vlnovodu, konstanta šíření, vid rezonátoru,vlastní frekvence, činitel jakosti, disperze vlnovodu, soliton, Blochův vid, povrchový plazmon
Literatura: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.

Fyzika pevných látek11FYPL Jelínek, Zajac 4+0 z,zk - - 4 -
Předmět:Fyzika pevných látek11FYPLIng. Jelínek Pavel PhD. / doc. Ing. Zajac Štefan CSc.4+0 Z,ZK-4-
Anotace:Výklad mikroskopické podstaty fyzikálních vlastností pevných látek. Předmět je určen především posluchačům zaměření fyzikální elektronika.
Osnova:1. Základy kvantové teorie pevných látek.
2. Vazební síly a kmity atomů v pevných látkách.
3. Struktura a vlastnosti krystalů.
4. Mřížkové poruchy.
5. Difúze v pevných látkách.
6. Fyzika kovů a slitin.
7. Fyzika dielektrik.
8. Fyzika polovodičů.
9. Magnetické vlastnosti pevných látek.
10. Rentgenová, neutronová a elektronová difrakce.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Základy fyziky pevných látek.

Schopnosti:
Mikroskopické vysvětlení strukturních, mechanických, tepelných, elektrických, magnetických a optických vlastností pevných látek.
Požadavky:Základy kvantové mechaniky a statistické fyziky.
Rozsah práce:
Kličová slova:Kovy, dielektrika, polovodiče, vlastnosti pevných látek.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. Kraus I., Frank H., Kratochvílová I.: Úvod do fyziky pevných látek. Vydavatelství ČVUT, Praha 2001.

Doporučená literatura:
[2]. Kittel C. : Úvod do fyziky pevných látek, Academia Praha 1985.

Fyzikální optika 1, 212FOPT12 Richter, Škereň 3+0 z,zk 2+0 z,zk 3 2
Předmět:Fyzikální optika 112FOPT1Ing. Škereň Marek Ph.D.3+0 Z,ZK-3-
Anotace:Přednáška pojednává o základech fyzikální optiky. Systematicky se zabývá šířením optických vln ve vakuu, v izotropním a anizotropním prostředí a na jejich rozhraních. Věnuje se popisu disperze, polarizace a jejímu využití, statistickým vlastnostem polychromatické vlny i základům interference vln - dvouvlnové i vícevlnové intreferenci. V rámci vícevlnové interference si všímá i problematiky tenkých dielektrických vrstev.
Osnova:1.Rekapitulace obecného lineárního kmitání a vlnění při energetickém pojetí zdroje.
2.Šíření optické vlny ve vakuu, základní typy vln (parabolická vlna, gaussovský svazek, besselovské svazky, vlna vyzařujícího dipólu).
3.Šíření optické vlny v izotropním prostředí, vlna v homogenním a nehomogenním prostředí, absorpce a disperze homogenního prostředí, optický rozptyl.
4.Procesy na rozhraní dvou homogenních prostředí ve vektorovém tvaru.
5.Polarizace, popis a polarizační prvky.
6.Šírení optické vlny anizotropním prostředím.
7.Anizotropie krystalu a její využití, dichroismus, optická aktivita, optika kapalných krystalů.
8.Polychromatická vlna a její statistické vlastnosti, koherence druhého řádu, interferenční zákon, statistické projevy polarizace.
9.Interference světla - dvouvlnová a vícevlnová.
10.Tenké optické vrstvy - metody analýzy a aplikace.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
získat poznatky z oblasti fyzikální optiky, jak teoretické, tak praktické, v návaznosti na předchozí elektrodymamické základy.

Schopnosti:
orientace v dané problematice, schopnost vytvoření nadhledu, praktická aplikace a porozumění základním optickým principům.
Požadavky:Základní bakalářské technické vzdělání.
Rozsah práce:
Kličová slova:Optická vlna, gaussovský svazek, besselovský svazek, vyzařující dipól, izotropní prostředí, anizotropní prostředí, vektor polarizace, absorpce, disperze, polarizace, dichroismus, optická aktivita, polychromatická vlna, interferenční zákon, optická koherence, interference světla, dvouvlnová interference, vícevlnová interference, tenké optické vrstvy.
Literatura:Povinná literatura:
[1] Fiala P., Richter I.: Fyzikální optika. Skriptum FJFI, Praha 2004.
[2] Elektronické texty na webu: optics.fjfi.cvut.cz

Volitelná literatura:
[3] Born M., Wolf E.: Principles of Optics. Pergamon Press, London, 1993 (sixth edition).
[4] Saleh B.E.A., Teich M.C.: Fundamentals of Photonics. J. Wiley, New York, 1991; (český překlad: Základy fotoniky. Matfyzpress, Praha 1995.)
[5] Hecht E., Zajac A.: Optics. Addison Wesley, London 1987 (second edition).
[6] Lipson S.G., Lipson H., Tannhauser D.S.: Optical Physics. Cambridge University Press, New York 1995 (third edition).
[7] Perina J.: Teorie koherence. SNTL, Praha 1974.
[8] Knittl Z: Optics of Thin Films. John Wiley and Sons, London 1976.
[9] Stratton J.A.: Teorie elektromagnetického pole. SNTL, Praha, 1961.
[10] Sedlák B., Stoll I.: Elektrina a magnetismus. Akademia, Karolinum, 1993.
[11] Vrbová M. a kol.: Lasery a moderní technologie. Prometheus, 1994.


Předmět:Fyzikální optika 212FOPT2doc. Dr. Ing. Richter Ivan-2+0 Z,ZK-2
Anotace:Přednáška pojednáva o základech difraktivní optiky. Věnuje se zejména skalární teorii difrakce, důkladně diskutuje historické přístupy Fresnela, Kirchhoffa, Sommerfelda a další. Ve strušnosti je rozbrána též rigorózní teorie difrakce. Druhá část přednášky je věnována optickým difraktivním strukturám, tenkým a objemovým mřížkám a syntetickým difraktivním elementům. Jsou diskutovány různé přístupy k analýze a syntéze těchto struktur. Poslední část je věnována optické holografii, holografickym technikám, záznamovým materiálům a různým aplikacím hologramů.
Osnova:1. Úvod - návaznosti, předpoklady, motivace, ukázka aplikací difraktivních struktur.
2. Skalární teorie difrakce - základy skalární teorie difrakce, Fresnelův, Kirchhoffův a Sommerfeldův přístup, ideový náhled na problematiku, nekonzistence, elementy rigorózní teorie difrakce.
3. Přístup fourierovské optiky - lineární přenosové systémy, difrakce jako přenosový systém.
4. Fresnelova a Fraunhoferova difrakce - Fresnelovo a Fraunhoferovo přiblížení skalárního difrakčního integrálu, limity, příklady, analytické výpočty, Cornuova spirála a jiné grafické interpretace, numerické simulace.
5. Difraktivní struktury - tenké mřížky - mřížková rovnice, difrakční účinnost tenké mřížky, příklady tenkých mřížek, prostorově omezená mřížka, Fresnelova difrakce na tenké mřížce - Talbotův jev.
6. Difraktivní struktury - objemové mřížky - objemový synchronizmus, Braggova podmínka, selektivita objemové mřížky, Kogelnikova teorie, přibližné a rigorózní metody, ukázka numerických simulací.
7. Difraktivní struktury - obecné difraktivní struktury - syntetické hologramy, různé přístupy k návrhu syntetických struktur.
8. Holografie - základy holografie, transmisní hologramy, reflexní hologramy, kopírování hologramů, různé geometrie záznamu, duhové hologramy, holografické stereogramy, barevné hologramy, aplikace.
9. Realizace difraktivních struktur - záznamové materiály, jejich výroba a zpracování - SHG, DCG, fotopolymery, fotorezisty, syntetické metody realizace - elektronová a laserová litografie, dynamické prvky.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Cílem studia je seznámit se s difrakcí světla v různých podobách, s řešením difrakce za různých předpokladů, analýzou a syntézou difraktivních struktur a hologramů.

Schopnosti:
Analýza difrakce na různých aperturách, analýza difrakce na mřížce, realizace různých typů hologramů.
Požadavky:Doporučuje se absolvovat předmět Fyzikální optika 1 (12FOPT1).
Rozsah práce:Dva zápočtové testy v průběhu semestru.
Kličová slova:Difrakce, difraktivní struktury, skalární teorie difrakce, Fresnelova difrakce, Fraunhoferova difrakce, Kirchhofův integrál, rigorózní teorie difrakce, Fourierovská optika, tenká mřížka, objemová mřížka, Braggovská difrakce, holografie, počítačem generované hologramy, syntetické difraktivní struktury, transmisní hologram, reflexní hologram, barevný hologram, duhový hologram, elektronová litografie, laserová litografie, fotorezist, halogenostříbrná emulze, dichromovaná želatina, fotopolymer.
Literatura:Povinná literatura:
[1] Fiala P., Richter I.: Fyzikální optika, skriptum FJFI ČVUT, Praha, 2005.

Doporučená literatura:
[2] Born M., Wolf E.: Principles of Optics, Pergamon Press, London, 1993 (sixth edition).
[3] Stratton J.A.: Teorie elektromagnetického pole, SNTL, Praha, 1961.
[4] Sedlák B., Štoll I.: Elektřina a magnetismus, Akademia, Karolinum, 1993.
[5] Vrbová M. a kol.: Lasery a moderní optika, Prometheus, 1994.
[6] Saleh B.E.A., Teich M.C.: Fundamentals of Photonics, J. Wiley, New York, 1991; český překlad Základy fotoniky, Matfyzpress, Praha, 1995.
[7] Hecht E., Zajac A.: Optics, Addison Wesley, London, 1987 (second edition).
[8] Lipson S.G., Lipson H., Tannhauser D.S.: Optical Physics, Cambridge University Press, New York, 1995 (third edition).
[9] Goodman J.W.: Intoduction to Fourier Optics, McGraw-Hill Book Company, New York, 1996 (second edition).
[10] Hutley M.C.: Diffraction gratings, Academic Press, London, 1982.
[11] Collier R.J., Burckhard C.B., Lin L.H.: Optical Holography, Academic Press, New York, 1971.

Kvantová elektronika12KVEN Richter 3+1 z,zk - - 5 -
Předmět:Kvantová elektronika12KVENdoc. Dr. Ing. Richter Ivan3+1 Z,ZK-5-
Anotace:Přednáška pojednává o základech kvantové elektroniky. Zabývá se nejprve Diracovou symbolikou a popisem kvantových soustav v rámci této symboliky. Dále pracuje s čistými a smíšenými stavy, statistickým operátorem a jeho vlastnostmi, včetně dynamiky pomocí kvantové Liouvillovy rovnice. Zavádí kromě Schrödingerova i Heisenbergův a Diracův formalizmus popisu dynamického vývoje kvantové soustavy. Pozornost věnuje časovému vývoji kvantového systému (pomocí evolučního operátoru) a stacionární i nestacionární poruchové teorii, včetně poloklasické teorie interakce kvantové soustavy s klasickým polem. Přednáška se dále zabývá kvantováním elektromagnetického pole a základy kvantové elektrodynamiky. Pozornost je věnována Fockovým kvantovým stavům světla a zejména stavům koherentním, jejich vlastnostem a specifikům, kvantovému popisu optického záření, zavádí se kvazidistribuční a charakteristické funkce. Součástí přednášky jsou pravidelná cvičení (dle rozpisu) s praktickými příklady.
Osnova:1. Úvod. Kvantová elektronika a optika. Diracova symbolika, základy operátorové algebry.
2. Čisté a smíšené stavy, projektory, statistický operátor.
3. Vlastnosti a příklady statistických operátorů, kvantová Liouvillova rovnice. Redukovaný statistický operátor.
4. Schrödingerův, Heisenbergův a Diracův (interakční) formalizmus popisu dynamického vývoje.
5. Časový vývoj kvantového systému, evoluční operátor.
6. Stacionární a nestacionární poruchová teorie.
7. Nestacionární poruchová teorie pro evoluční a statistický operátor, příklady poruch: konstantní, harmonická.
8. Poloklasická teorie interakce kvantové soustavy s klasickým polem, Bohrova frekvence přechodu.
9. Kvantování elektromagnetického pole, lineární harmonický oscilátor - kvantování, operátory polí.
10. Základy kvantové elektrodynamiky. Hamiltonián atomu v elektromagnetickém poli.
11. Koherentní stavy elektromagnetického pole - vlastnosti, operátor posuvu, jednomódové a mnohomódové pole,
12. Srovnání kvantových a klasických stavů, klasické a neklasické kvantové stavy, generace koherentních stavů.
13. Kvantový popis optického záření, reprezentace kvantových stavů světla ve fázovém prostoru.
Osnova cvičení:Praktické příklady a výpočty vybraných problémů v oblastech:
1. Diracova symbolika, popis kvantových soustav v rámci této symboliky.
2. Základy operátorové algebry, Baker-Hausdorffova identita, stopa operátorů.
3. Projektory, příklady statistického operátoru, kvantová Liouvillova rovnice.
4. Schrödingerův, Heisenbergův a Diracův formalizmus.
5. Časový vývoj kvantového systému, aplikace nestacionární poruchová teorie, poruchové rozvoje.
6. Algebra bosonových operátorů.
7. Kvantování elektromagnetického pole, lineární harmonický oscilátor - kvantování.
8. Základy kvantové elektrodynamiky - střední hodnoty operátorů pole, komutátory polních operátorů.
9. Koherentní stavy elektromagnetického pole - vlastnosti, operátor posuvu, relace úplnosti, kvazidistribuce.
Cíle:Znalosti:
Základní i pokročilé znalosti z oblasti kvantové elektroniky, jejích metodách a postupech, jak teoretických, tak praktických, v návaznosti na předchozí základy kvantové mechaniky.

Schopnosti:
Orientace v problematice kvantové elektroniky, schopnost vytvoření nadhledu, praktická aplikace a porozumění základním principům kvantové elektroniky a jejich aplikace v praxi.
Požadavky:Předpokladem pro studium předmětu je absolvování předmětu Kvantová mechanika (02KVAN), resp. ekvivalentního kurzu zákaldů kvantové teorie.
Rozsah práce:
Kličová slova:Diracův formalizmus kvantového popisu, čisté a smíšené stavy, statistický operátor, Schrödingerův, Heisenbergův a Diracův formalizmus, časový vývoj, stacionární a nestacionární poruchová teorie, poloklasická teorie interakce, absorpce a stimulované emise, kvantované elektromagnetické pole, anihilační a kreační operátor, Fokovy a koherentní kvantové stavy, kvazidistribuční funkce, Glauber-Sudarshanova reprezentace.
Literatura:Povinná literatura
[1] W. H. Louisell: Quantum statistical properties of radiation, J. Wiley & Sons, London, 1973.
[2] L. Mandel, E. Wolf: Optical coherence and quantum optics, Cambridge University Press, 1995.

Doporučená literatura:
[3] J. Formánek, Úvod do kvantové teorie, Academia, 1983.
[4] C. C. Tannoudji, J.D. Roc, G. Grynberg, Photons and atoms - introduction to quantum electrodynamics, Atom-photon interactions - basic processes and applications, J. Wiley & Sons, New York, 2003.

Nelineární optika12NLOP Richter - - 3+1 z,zk - 5
Předmět:Nelineární optika12NLOPdoc. Dr. Ing. Richter Ivan-3+1 Z,ZK-5
Anotace:Přednáška pojednává o úvodních i pokročilejších partiích nelineární optiky, jak z klasického tak kvantového (poloklasického) pohledu. Navazuje na předchozí kursy Fyzikální optiky. Z klasického pohledu pozornost věnuje interakčním optickým procesům v dielektrickém prostředí, vektoru polarizace a mikroskopickému pohledu na vektor polarizace. Dále se zaměřuje na disperzní vlastnosti nelineárních susceptibilit (nelinearita 2. řádu pro necentrosymetrická prostředí a nelinearita 3. řádu pro centrosymetrická prostředí) a na symetrie tenzoru nelineární susceptibility. Z kvantového (poloklasického) pohledu pozornost dále věnuje odvození lineární, kvadratické a kubické susceptibility, specialně pak diskutuje rezonanční proces ve dvouhladinovém prostředí. Diskutují se zákony zachování, Manley-Roweovy vztahy, fázový synchronismus a jeho typy. Prednáška dále odděleně diskutuje třívlnový proces, generaci druhé harmonické, generaci součtových a rozdílových frekvencí, čtyřvlnový proces, optický Kerrův jev, generaci třetí harmonické. Soustřeďuje se na indukované změny indexu lomu, samofokuzační a automodulační procesy, elektrooptický a fotorefraktivní jev, na procesy nelineárního rozptylu světla, optickou fázovou konjugaci, na nelineární absorpční jevy a na nelineární jevy krátkých impulzů. Prednáška je zakončena prehledem aplikací vybraných nelineárně optických jevů.
Osnova:1. Úvod - aproximace nelineárních systémů lineárními vztahy.
2. Vynucené kmitání nelineárních systémů, lineární a nelineární vlna v neomezeném prostředí.
3. Helmholtzova vlnová rovnice vázaných vln, mikroskopický pohled na vektor polarizace: polarizovatelnost prostředí.
4. Susceptibilita v klasickém pojetí, nelinearita 2. řádu, nelinearita 3. řádu.
5. Projevy obecných zákonitostí symetrie tenzoru nelineární susceptibility.
6. Susceptibilita v kvantovém pojetí, lineární, kvadratická a kubická susceptibilita, nelineární rezonanční proces.
7. Nerezonanční vazba vln v nelineárním prostředí, Manley-Roweovy vztahy, fázový synchronizmus a jeho typy.
8. Třívlnový proces s nelineritou 2. řádu, čtyřvlnový proces s nelinearitou 3. řádu.
9. Nelinearitami indukované změny indexu lomu, samofokuzační procesy, prostorový a časový soliton.
10. Elektrooptický jev, fotorefraktivní jev, dvouvlnová a čtyřvlnová interakce ve fotorefraktivním prostředí.
11. Procesy nelineárního rozptylu světla, klasifikace rozptylu, fyzika Ramanova a Brillouinova rozptylu.
12. Optická fázová konjugace, holografický model konjugace, fázová konjugace generovaná nelineárními procesy.
13. Nelineární absorpční jevy, rozšíření spektrální čáry, saturovatelná absorpce, dvoufotonová absorpce.
14. Nelineární jevy krátkých impulzů, nelineární Schrödingerova rovnice, samozaostřování impulzu.
15. Aplikace vybraných nelineárně optických jevů.
Osnova cvičení:1. Zobecnění komplexní symboliky, ekvivalence komplexní symboliky a klasického přístupu.
2. Mechanická analogie nelineárních rovnic - kyvadlo s velkou výchylkou.
3. Problematika Helmholtzovy rovnice vázaných vln, aplikace pro systémy s nelinearitou 2. a 3. řádu.
4. Anizotropní materiály - koeficienty tenzoru nelineární susceptibility.
5. Praktické pojetí Manley-Roweových vztahů.
6. Rozdíl mezi samofokusací a samovedením; rovnice solitonů.
7. Elektrooptický jev - příčný, vyššího řádu, fotorefraktivní jev.
8. Nelineární rozptyly.
Cíle:Znalosti:
Základní i pokročilé znalosti z oblasti nelineární optiky, jejích metod a postupech, jak teoretických, tak praktických, v návaznosti na předchozí znalosti z fyzikální optiky.

Schopnosti:
Orientace v problematice nelineární optiky, schopnost vytvoření nadhledu, praktické aplikace a porozumění základním fyzikálním jevům, principům a jejich aplikace v praxi.
Požadavky:Absolvování kurzu 12FOPT1 či jeho ekvivalentu.
Rozsah práce:
Kličová slova:Nelineární optické prostředí, vektor polarizace, susceptibilita, polarizovatelnost prostředí, parametrická vazba, rezonanční vazba, Manley-Roweovy vztahy, fázový synchronismus, třívlnová a čtyřvlnová interakce, generace druhé a třetí harmonické, generace součtových a rozdílových frekvencí, samofokuzační a automodulační jev, soliton, elektrooptický jev, fotorefraktivní jev, Ramanův a Brillouinův rozptyl, optická fázová konjugace, nelineární absorpce, optická bistabilita, optické limitování.
Literatura:Povinná literatura
[1] P. Fiala, I. Richter, Nelineární optika, Skriptum FJFI ČVUT, 2009.
[2] R.W. Boyd, Nonlinear Optics, 2nd edition, Academic Press, London, 2003.

Doporučená literatura:
[3] B.E.A. Saleh, M.C. Teich, Fundamentals of Photonics, J. Wiley & Sons, 1991.
[4] G.S. He, S.H. Liu, Physics of Nonlinear Optics, Word Scientific, Singapore, 1999.
[5] R.L. Sutherland, Handbook of Nonlinear Optics, 2nd edition, Dekker, 2003.

Statistická optika12SOP Richter 2+0 z,zk - - 2 -
Předmět:Statistická optika12SOPdoc. Dr. Ing. Richter Ivan-2+0 Z,ZK-2
Anotace:Přednáška pojednává o základech i pokročilejších partiích klasické statistické optiky. Zabývá se zejména statistickými vlastnostmi záření z pohledu klasické teorie koherence. Rekapituluje základy teorie pravděpodobnosti a statistiky, náhodné proměnné a stochastické procesy, dále pojmy komplexního analytického signálu a kvazimonochromatického signálu. Pozornost zejména věnuje klasické skalární teorii koherence 2. řádu (elementární koncepty a definice, koherenční doba, plocha a objem, časové a spektrální korelační funkce a jejich vlastnosti, interferenční zákon, stupeň koherence, zákon interference, korelační funkce, Wolfovy rovnice, Van Cittert - Zernikeův teorém, Wiener-Chinčinova věta). Přednáška se dále zabývá teorií záření z primárních zdrojů (Schellovy modelové zdroje), jakož i speciálními typy polí (křížově spektrálně čisté). Pozornost je věnována dynamice korelační funkce (Wolfovy rovnice, Van Cittert - Zernikeův teorém). Jsou diskutovány základní aplikace teorie koherence 2. řádu (Michelsonův hvězdný interferometr, korelační spektroskopie). Skalární teorie je rozšířena jednak na vektorové aspekty teorie koherence (korelační matice a tenzory, s důrazem zejména na standardní statistickou teorii polarizace, využívající jednak polarizační matice, tak Stokesových parametrů), teorie polarizace je dále sjednocena s teorií koherence, jsou diskutovány obecné korelační tenzory a matice. Závěrečná pozornost je věnována korelačním funkcí vyšších řádů.
Osnova:1. Úvod - klasická teorie koherence, základy teorie pravděpodobnosti a statistiky, náhodné proměnné
2. Stochastické procesy, komplexní analytický signál, kvazimonochromatický signál
3. Klasická skalární teorie koherence 2. řádu - elementární koncepty a definice, korelační funkce a jejich vlastnosti, časová doména, interferenční zákon, stupeň koherence
4. Klasická skalární teorie koherence 2. řádu - frekvenční doména, koherenční doba, plocha, objem, Wiener-Chinčinova věta
5. Teorie částečné koherence, záření částečně koherentních zdrojů, netradiční zdroje
6. Speciální typy polí - koherentní, křížově spektrálně čisté
7. Dynamika korelační funkce - Wolfovy rovnice, Van Cittert - Zernikeův teorém
8. Záření z primárních a sekundárních zdrojů, Schellovy modelové zdroje
9. Aplikace teorie koherence 2. řádu, Michelsonův hvězdný interferometr, korelační spektroskopie
10. Vektorové aspekty teorie koherence, statistická teorie polarizace, sjednocená teorie polarizace a koherence
11. Obecná vektorová teorie koherence, korelační matice a tenzory
12. Korelační funkce vyšších řádů, intenzitní interferometrie
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
základní i pokročilé znalosti z oblasti klasické statistické optiky, náhodných procesů, klasické skalární teorie koherence optického signálu 2. řádu a jejími aplikacemi, jak v časové, tak i ve spektrální doméně, dále se standardní i sjednocenou teorií polarizace a základy teorie vyšších řádů.

Schopnosti:
orientace v problematice klasické statistické optiky, schopnost vytvoření nadhledu, praktická aplikace a porozumění základním principům a jejich aplikace v praxi.
Požadavky:Alespoň základní kurz optiky.
Rozsah práce:
Kličová slova:Klasická teorie koherence, stochastický proces, komplexní analytický signál, korelační funkce, koherenční doba, koherenční plocha, koherenční objem, Wiener-Chinčinova věta, úplná a částečná koherence, křížově spektrálně čisté pole, Wolfovy rovnice, Van Cittert - Zernikeův teorém, Michelsonův hvězdný interferometr, korelační spektroskopie, vektorová teorie koherence, statistická teorie polarizace, polarizační matice, korelační funkce vyšších řádů, primární zdroje, Schellovy modelové zdroje.
Literatura:Povinná literatura:
[1] Mandel L.: Wolf E.: Optical Coherence and Quantum Optics, Cambridge University Press, 1995.

Doporučená literatura:
[2] J. W. Goodman, Statistical Optics, John Wiley & Sons, 2000.
[3] J. Peřina, Coherence of Light, Dordrecht Reidel Publishing Company, 1985.
[4] E. L. O?Neill, Introduction to statistical optics, Dover Publications, 1992.
[5] Ch. Brosseau, Fundamentals of polarized light: a statistical optics approach, J. Wiley & Sons, 1998.
[6] M. Bass, Ed., Handbook of Optics I and II, McGraw-Hill, 1995.
[7] M. Born, E. Wolf, Principles of Optics, Pergamon Press, 1993 (sixth edition).
[8] B. E. A. Saleh, M.C. Teich, Fundamentals of Photonics, J. Wiley & Sons, 1991; český překlad Základy fotoniky. Matfyzpress, Praha, 1995.

Optické spektroskopie12OPS Michl - - 2+0 zk - 2
Předmět:Optické spektroskopie12OPSRNDr. Michl Martin Ph.D.-2+0 ZK-2
Anotace:Základy spektroskopického chování atomů a molekul. Základní experimentální techniky optických spektroskopií.
Osnova:1. Energetické hladiny v atomech a molekulách
2. Interakce s elektromagnetickým zářením; Pravděpodobnost přechodů; Výběrová pravidla
3. Základní spektroskopické a fotometrické veličiny; Tvar spektrálních linií; Homogenní a nehomogenní rozšíření
4. Základy instrumentace (zdroje záření, detektory, optické materiály)
5. Dispersní spektrometry vs. interferometry, Jednokanálová vs. mnohakanálová detekce
6. Atomová absorpční a emisní spektroskopie (plamenová a ICP AAS, ICP OES)
7. UV-Vis absorpční spektroskopie; Barevnost látek
8. Luminiscenční spektroskopie; Dohasínání luminiscence; Nezářivé relaxační procesy
9. Infračervená absorpční spektroskopie; Spektroskopie Ramanova rozptylu
10. Využití polarizovaného světla; Lineární dichroismus; Anizotropie fluorescence; Depolarizace Ramanova rozptylu
11. Chiralita a optická aktivita; Optická rotační disperze; Cirkulární dichroismus, Ramanova optická aktivita
12. Exkurze I
13. Exkurze II
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Teoretické základy a experimentálními techniky spektroskopického studia atomů a molekul v optické oblasti.

Schopnosti:
Orientace v základních metodách optické spektroskopie a možnostech jejich aplikace.
Požadavky:Předchozí absolvování kursu 12MOF je výhodou.
Rozsah práce:
Kličová slova:Optické spektroskopie, energetické hladiny, interakce látky se zářením, spektroskopická instrumentace
Literatura:Povinná literatura:
[1] V. Prosser: Experimentální metody biofyziky, Academia Praha, 1989

Doporučená literatura:
[2] N. V. Tkachenko: Optical spectroscopy: methods and instrumentation, Elsevier Amsterdam, 2006

Nanoskopie a nanocharakterizace12NAN Fejfar 2+0 zk - - 2 -
Předmět:Nanoskopie a nanocharakterizace12NANRNDr. Fejfar Antonín CSc.2+0 ZK-2-
Anotace:Přednáška pojednává o základech nanoskopie a nanocharakterizace, věnuje se experimentálním přístupům a metodám, podává přehled rastrovacích sondových mikroskopů a elektronových mikroskopů. Dále se zabývá STM a prvky sondových mikroskopu, AFM a příbuznými mikroskopiemi, mikroskopiemi magnetických a elektrostatických sil, kelvinovskou mikroskopií výstupní práce, termální mikroskopií, SNOM a nanotribologií. Přednáška se dále zaměřuje na problematiku manipulace atomy a nanoobjekty, klasifikuje nanostruktury na přirozené a umělé. Diskutuje nanosoučástky, zejména mikroelektromechanické (MEMS), nanoelektromechanické (NEMS) a mikrofluidní. Závěrečná část je věnována úvodu do molekulární elektroniky a tvorby nanostruktur pro součástky.
Osnova:1. Experimentální přístupy a metody.
2. Přehled rastrovacích sondových mikroskopů. Srovnání tvorby obrazu v mikroskopii blízkého a vzdáleného pole. Elektronové mikroskopy.
3. STM a prvky sondových mikroskopů. Historie. Zobrazované povrchy. Rozlišovací schopnost.
4. AFM a příbuzné mikroskopie. Interakce hrotu se vzorkem, silové charakteristiky. Měřicí módy.
5. Mikroskopie magnetických a elektrostatických sil. Kelvinovská mikroskopie výstupní práce. Termální mikroskopie. SNOM. Nanotribologie. Indentace.
6. Manipulace atomy a nanoobjekty.
7. Nanostruktury.
8. Přirozené nanostruktury (koloidy, oxidy, jíly, adheziva, organické molekuly, atd.).
9. Umělé nanostruktury (nanočástice, nanovlákna a nanotextilie, dráty, fullereny a trubice), metody jejich přípravy.
10. Nanosoučástky. Mikroelektromechanické (MEMS) a nanoelektromechanické (NEMS) součástky. Mikrofluidní součástky.
11. Molekulární elektronika, elektronický transport v nanostrukturách, efekty jednotlivých elektronů.
12. Tvorba nanostruktur pro součástky. SPM litografie, dip-pen litografie, nanoimprinty, samouspořádané nanostruktury, Lego přístupy.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Základní i pokročilé znalosti z oblasti nanoskopie a nanocharakterizace, jejich metodách a postupech, především všeobecný přehled o metodách, které dovolují lokální studium topografie a elektronických vlastností s nanometrovým rozlišením.

Schopnosti:
Orientace v problematice nanoskopie a nanocharakterizace, schopnost vytvoření nadhledu, praktická aplikace.
Požadavky:Předmět navazuje pouze na obecný kurz fyziky a je přístupný bez absolvování předchozích přednášek.
Rozsah práce:
Kličová slova:Rastrovací sondový mikroskop, elektronový mikroskop, skanovací tunelový mikroskop, mikroskopie atomových sil, mikroskopie magnetických a elektrostatických sil, kelvinovská mikroskopie, termální mikroskopie, skanovací mikroskopie blízkého pole, manipulace atomy, přirozené nanostruktury, umělé nanostruktury, mikroelektromechanické prvky, nanoelektromechanické součástky, molekulární elektronika, dip-pen litografie, nanoimprinty, samouspořádané nanostruktury, Lego přístupy.
Literatura:Povinná literatura
[1] V. L. Mironov, Fundamentals of Scanning probe microscopy, The Russian Academy of Sciences, Institute of Physics and Microstructures, Nizhniy Novgorod 2004.

Doporučená literatura:
[2] D. Bonnell, Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy: Theory, Techniques, and Applications, Wiley, 2000.

Povrchy a rozhraní11POR Kalvoda - - 2+0 zk - 2
Předmět:Povrchy a rozhraní11PORdoc. Ing. Kalvoda Ladislav CSc.-2 ZK-2
Anotace:Kurz podává popis základních termodynamických vlastností, atomové a elektronové struktury povrchů a rozhraní. Fyzikální modely platné pro objemové systémy jsou konfrontovány se změnami, ke kterým dochází v důsledku zavedení diskontinuity tvořené povrchem či rozhraním. Teoretický popis je následován přehledem experimentálních technik využívaných k přípravě povrchových struktur a studiu jejich chemického složení a strukturního uspořádání a a dále doplněn o příklady simulačních postupů umožňujících analýzu a predikci vlastností vybraných systémů. Probíraná problematika je demonstrována na výsledcích vybraných realizovaných studií.
Osnova:1. Termodynamický popis povrchu/rozhraní, základní parametry.
2. Krystalová struktura 2D systémů v přímém a reciprokém prostoru. 3,
4. Povrchové elektronové stavy (model želé, model téměř volných elektronů a Shockleyho stavy, model silně vázaných elektronů a Tammovy stavy, výstupní práce a kontaktní potenciál, ohyb energetických pásů, polovodičové supermřížky a elektronové minipásy, povrchové plasmony).
5. Povrchové vibrační stavy.
6. Metody přípravy čistých povrchů.
7. Experimentální metody stanovení chemického složení povrchu (AES, XPS, UPS, SIMS).
8. Difrakční metody studia strukturního uspořádání povrchů (LEED, RHEED, speciální XRD metody).
9. Rastrovací mikroskopické metody (SEM, STM, AFM, NFOM).
10. Speciální techniky (elektronová/iontová emisní mikroskopie, SEXAFS, mikroskopie Augerových elektronů, techniky evanescentního pole).
11. Studium povrchových vibrací (dynamika mřížky, spektroskopie povrchových fononů, povrchová difůze, povrchové tavení).
12. Adsorpce (termodynamika povrchů, fyzikální adsoprce, chemisorpce, povrchová segregace, desoprční spektroskopie).
13. Pokrytí, ultra-tenké filmy a epitaxní vrstvy (LPE, CVD, MBE, LB vrstvy, elektrolytická depozice, fraktální povrchy).
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Znalost způsobu popisu a metod studia chemického složení a struktury povrchů a tenkých filmů.

Schopnosti:
Pochopení specifické podstaty fyzikálních a chemických vlastností povrchů a tenkých filmů, získání přehledu metod přípravy tenkých povrchových filmů.
Požadavky:Znalost základů fyziky pevných látek.
Rozsah práce:
Kličová slova:Povrch, tenká vrstva, supermřížka, multivrstva, vlastnosti, elektronová struktura, fononové stavy, metody přípravy tenkých vrstev.
Literatura:Povinná literatura:
[1]. L. Kalvoda, A.S. Parshin: Vybraná témata z fyziky povrchů, Nakladatelství ČVUT Praha, 2000.

Doporučená literatura:
[2]. M. Prutton, Introduction to Surface Physics, Clarendon Press, Oxford 1998.

Výzkumný úkol 1, 212VUOF12 Richter 0+6 z 0+8 kz 6 8
Předmět:Výzkumný úkol 112VUOF1Bc. Havlíková Radka----
Anotace:Student na základě zadání práce a pod vedením školitele zpracovává individuálně zadané téma po dobu 2 semestrů.
Osnova:Student na základě zadání práce a pod vedením školitele zpracovává individuálně zadané téma po dobu 2 semestrů.
Osnova cvičení:Student na základě zadání práce a pod vedením školitele zpracovává individuálně zadané téma po dobu 2 semestrů.
Cíle:Znalosti:
Individuální tématika podle zadání práce.

Schopnosti:
Samostatná práce na zadaném úkolu, orientace v dané problematice, sestavení vlastního odborného textu.
Požadavky:
Rozsah práce:Předmět je dán samostatnou činností studenta na zadaném tématu. Práce jsou průběžně kontrolovány školitelem a příslušnou katedrou.
Kličová slova:Studentská práce, zapojení studentů do výzkumné činnosti.
Literatura:Povinná literatura:
Literatura a další pomůcky jsou dány zadáním práce.

Doporučená literatura:
Literatura a další pomůcky jsou dány zadáním práce.

Předmět:Výzkumný úkol 212VUOF2Bc. Havlíková Radka----
Anotace:Student na základě zadání práce a pod vedením školitele zpracovává individuálně zadané téma po dobu 2 semestrů.
Osnova:Student na základě zadání práce a pod vedením školitele zpracovává individuálně zadané téma po dobu 2 semestrů.
Osnova cvičení:Student na základě zadání práce a pod vedením školitele zpracovává individuálně zadané téma po dobu 2 semestrů.
Cíle:Znalosti:
Individuální tématika podle zadání práce.

Schopnosti:
Samostatná práce na zadaném úkolu, orientace v dané problematice, sestavení vlastního odborného textu.
Požadavky:Předmět může být zakončen až po zakončení předmětu Výzkumný úkol 1 (12VUOF1).
Rozsah práce:Předmět je dán samostatnou činností studenta na zadaném tématu. Práce jsou průběžně kontrolovány školitelem a příslušnou katedrou.
Kličová slova:Studentská práce, zapojení studentů do výzkumné činnosti.
Literatura:Povinná literatura:
Literatura a další pomůcky jsou dány zadáním práce.

Doporučená literatura:
Literatura a další pomůcky jsou dány zadáním práce.

Volitelné předměty

Geometrická optika12GEOP Dvořák, Procházka - - 3+1 z,zk - 4
Předmět:Geometrická optika12GEOPIng. Dvořák Miroslav Ph.D.3+1 Z,ZK-4-
Anotace:Přednáška pojednává o základech geometrické a přístrojové optiky. Systematicky se zabývá zobrazováním, maticovým popisem a optickými vadami, věnuje se též energetice a kolorimetrii optických svazků, radiometrickým a fotometrickým veličinám. Dále systematicky popisuje nejběžnější optické prístroje z praxe. Součástí prednášky je i exkurze do optických dílen a praktická demonstrace optických přístrojů.
Osnova:1.Výchozí principy geometrické optiky, ideální zobrazení a projektivní geometrie
2.Možnosti realizace zobrazení, paraxiální prostor, zobrazení paraxiálními prvky a centrovanou soustavou.
3.Maticový popis paraxiálních optických systému; ohraničení paprskových svazků, vstupní a výstupní pupila.
4.Optické aberace prvků a soustav, praktická demonstrace optického návrhového programu.
5.Energetika optických svazků: radiometrické a fotometrické veličiny a jednotky.
6.Kolorimetrie optických svazků: vnímání a měření barev.
7.Stavební prvky optických přístrojů, optické materiály, jejich vlastnosti a parametry.
8.Lidské oko, barevné a černobílé vnímání.
9.Optické přístroje a jejich vlastnosti.
10.Lupa, okulár, mikroskop, osvětlovací soustavy.
11.Teleskopy (astonomický teleskop), kolimátory, fotografický přístroj.
12.Projektory, kinematografie, spektrometry, monochromátory.
13.Exkurze do optických dílen, demonstrace optických přístrojů.
Osnova cvičení:1. Výpočty gemetrické optiky u dvou lámavých ploch: lom na hranolu a na klínu.
2. Atmosférická refrakce jako základ stelární refrakce.
3. Zobrazení ideálním zobrazovacím systémem (charakterizovaným osou, hlavními rovinami a fokálními rovinami).
4. Procvičování maticové charakterizace u geometrického souboru prvků.
5. Systém Gaussovy vlny při geometrickém pojetí nekonečného periodického souboru.
6. Seznámení se s přístrojovou technikou.
Cíle:Znalosti:
Představy o konkrétních znalostech jsou ověřovány ve cvičeních a v písemných testech.

Schopnosti:
získání schopností analyzovat konkétní optický přístroj.
Požadavky:Doporučuje se abolvovat kurs fyzikální optiky či jeho ekvivalent(napr. 12FOPT1).
Rozsah práce:Kontrola (a zápocet) bude provedena napsaním dvou testů z přednášené látky.
Kličová slova:Geometrická optika, prístrojová optika, optické zobrazení, opticky paprsek, optická aberace, radiometrie, fotometrie, kolorimetrie, opticky prvek, opticky prístroj, opticky materiál, optická dílna.

Literatura:Povinná literatura:
[1] elektonické texty na webu: http://optics.fjfi.cvut.cz

Doporučená literatura:
[2] Saleh B.E.A., Teich M.C.: Fundamentals of Photonics. J.Wiley, New York 1991; český překlad Základy fotoniky, Matfyzpress Praha 1995.
[3] Born M., Wolf E.: Principles of Optics. Pergamon Press, London, 1993 (sixth edition).
[4] Hecht E., Zajac A.: Optics. Addison Wesley, London 1974.
[5] Havelka B.: Geometrická optika I.,II. CSAV, Praha 1955.
[6] Schroder G.: Technická optika, SNTL, Praha 1981

Kvantová optika12KVO Richter - - 3+1 z,zk - 4
Předmět:Kvantová optika12KVOdoc. Dr. Ing. Richter Ivan-3+1 Z,ZK-4
Anotace:Přednáška pojednává o pokročilejších partiích kvantové optiky a navazuje na předchozí kurs Kvantová elektronika. Zabývá se zejména statistickými vlastnostmi záření, koherentními stavy elektromagnetického pole, kvantovým popisem optického záření, zvláštními stavy pole, zavádí kvazidistribuční a charakteristické funkce. Stěžejní partie dále představují Diracova teorie interakce kvantovaného elektromagnetického záření s kvantovou soustavou (teorie absorpce a emise) a kvantová teorie rozptylu optického záření atomem (Rayleighův, Thomsonův, Ramanův, rezonanční fluorescence). Pozornost dále věnuje zejména kvantové teorii koherence (kvantová teorie optické detekce, kvantové korelační funkce), v relaci s teorií klasickou. Přednáška se dále zabývá zobecněnou teorií koherence vyšších řádů, koherenčními vlastnosti zvláštních polí, kvantovou teorií tlumení (tlumený kvantový harmonický oscilátor, Heisenberg-Langevinův přístup). Pozornost je věnována přehledu neklasických měřících metod (fotopulsní statistika, intenzitní interferometrie, Brown-Twissův jev, hvězdný korelační interferometr, korelační spektroskopie), možnostem měření kvantového stavu světla, i některým vybraným partií moderní kvantové optiky (stlačené stavy, entanglované stavy). Součástí přednášky jsou pravidelná cvičení s praktickými příklady.
Osnova:1. Koherentní stavy elektromagnetického pole, kvantový popis optického záření, kvazidistribuční funkce.
2. Vybrané kvantové stavy pole - koherentní stav, ideální laser, rovnovážné záření, tepelné záření.
3. Diracova teorie interakce kvantovaného elektromagnetického záření s kvantovou soustavou.
4. Kvantová teorie rozptylu záření atomem, Kramers - Heisenbergův účinný průřez rozptylu, příklady rozptylů.
5. Kvantová teorie optické detekce, jednoatomový a mnohoatomový dvouhladinový absorpční / emisní detektor.
6. Kvantová teorie koherence, kvantové korelační funkce, zobecněná teorie koherence - koherence vyšších řádů.
7. Základy kvantové teorie tlumení, tlumený kvantový harmonický oscilátor, Heisenberg-Langevinův přístup.
8. Neklasické stavy světla - přehled, klasifikace, entanglované stavy, problém kvantové fáze, stlačené stavy.
9. Fotodetekční rovnice, neklasické měřící metody, měření kvantového stavu světla.
10. Moderní kvantová optika, EPR paradox, Bellovy nerovnosti, entanglované stavy, kvantová kryptografie.
Osnova cvičení:Praktické příklady a výpočty vybraných problémů v oblastech:
1. Kvantový popis optického záření pomocí kvazidistribučních funkcí, aplikace na vybrané kvantové stavy světla.
2. Aplikace Diracovy teorie interakce kvantovaného světla s kvantovou soustavou pro vybrané stavy pole.
3. Aplikace Kramers - Heisenbergova účinného průřezu rozptylu na rozptyl Rayleighův, Thomsonův a Ramanův.
4. Aplikace kvantové teorie optické detekce.
5. Výpočty a aplikace kvantových korelačních funkcí, fotodetekční rovnice.
6. Aplikace kvantové teorie tlumení.
Cíle:Znalosti:
Základní i pokročilé znalosti z oblasti kvantové optiky, jejích metodách a postupech, jak teoretických, tak praktických, v návaznosti na metodiku i poznatky z Kvantové elektroniky.

Schopnosti:
Orientace v problematice kvantové elektroniky, schopnost vytvoření nadhledu, praktická aplikace a porozumění základním principům kvantové optiky a jejich aplikace v praxi.
Požadavky:Předpokladem pro studium předmětu je absolvování předmětu Kvantová mechanika (02KVAN) a Kvantová elektronika (12KVEN), resp. ekvivalentních kurzů.
Rozsah práce:
Kličová slova:Kvantová Diracova teorie interakce, absorpce, spontánní a stimulované emise, Einsteinovy koeficienty, kvantová teorie rozptylu, Rayleighův, Thomsonův, Ramanův rozptyl, kvazidistribuční funkce, fotodetekční rovnice, kvantová teorie detekce, kvantová korelační funkce, kvantová teorie tlumení, fotopulsní statistika, intenzitní interferometrie, Brown-Twissův jev, hvězdný korelační interferometr, korelační spektroskopie, neklasický stav, stlačený stav, EPR paradox, entanglovaný stav.
Literatura:Povinná literatura
[1] Mandel L.: Wolf E.: Optical Coherence and Quantum Optics, Cambridge University Press, 1995.
[2] Louisell W. H.: Quantum Statistical Properties of Radiation, J. Wiley & Sons, London, 1973.
[3] Vrbová, M.: Kvantová teorie koherence, interní učební materiál, KFE FJFI, 1997.

Doporučená literatura:
[4] Peřina J.: Coherence of Light, Dordrecht Reidel Publishing Company, 1985.
[5] Peng J.S., Li G. X.: Introduction to Modern Quantum Optics, World Scientific, 1998.
[6] C. C. Tannoudji, J.D. Roc, G. Grynberg, Photons and atoms - introduction to quantum electrodynamics, Atom-photon interactions - basic processes and applications, J. Wiley & Sons, New York, 2003.

Měřicí metody elektroniky a optiky12MMEO Pína - - 2+0 zk - 2
Předmět:Měřící metody elektroniky a optiky12MMEOdoc. Ing. Pína Ladislav DrSc.-2+0 ZK-2
Anotace:Predmet pojednává o vybranych merících metodách fyzikální elektroniky a optiky zahrnujících typická merení svazku fotonu a iontu pri experimentech v moderních fyzikálních laboratorích.
Jmenovite: Merení extrémne malych elektrickych proudu. Merení extrémne nízkych intensit svetla. Synchronní detekce a vrátkované integrátory. Merení extrémne vysokych intensit svetla. Nanosekundová a pikosekundová impulsní technika. Merení nanosekundovych, pikosekundovych a femtosekundovych impulsu. Detekce v IR, UV, XUV, SXR, XR a HXR oblastech zárení. Mnohokanálová analyza. Spektrometrie zárení. Merení rychlosti, hmotnosti a stupne ionisace svazku nabitych cástic. Merení extrémne velkych elektrickych proudu a magnetickych polí. Téz je zahrnuto zobrazování a metrologie mikro a nano objeku spolu s charakterizací optickych ploch.
Osnova:Předmět pojednává o vybraných měřících metodách fyzikální elektroniky a optiky zahrnujících typická měření svazku fotonu a iontu při experimentech v moderních fyzikálních laboratořích.
Jmenovitě: Měření extrémně malých elektrických proudů. Měření extrémně nízkých intensit světla. Synchronní detekce a vrátkované integrátory. Měření extrémně vysokých intensit světla. Nanosekundová a pikosekundová impulsní technika. Měření nanosekundových, pikosekundových a femtosekundových impulsů. Detekce v IR, UV, XUV, SXR, XR a HXR oblastech záření. Mnohokanálová analýza. Spektrometrie záření. Měření rychlosti, hmotnosti a stupně ionisace svazku nabitých částic. Měření extrémně velkých elektrických proudů a magnetických polí. Též je zahrnuto zobrazování a metrologie mikro a nano objektu spolu s charakterizací optických ploch.
Osnova cvičení:Návrh bolometru pro vybrané aplikace. Návrh obvodu pro měření velkých impulsních proudů.
Cíle:Znalosti:
Seznámení se s moderními měřícími metodami ve fyzikální elektronice a optice

Schopnosti:
Aplikace moderních metod v laboratorní praxi
Požadavky:Základní přednášky z matematiky a fyziky, atomové fyziky, elektřiny a magnetismu, teorie elmag pole, optiky a elektronických obvodů.
Rozsah práce:Příklady výpočtů pro vybrané aplikace a testy.
Kličová slova:Extrémně slabé a extrémně silné signály. Nano, piko, femto metrologie v mechanice, fotonice a elektronice. Interakce elektronových, iontových a rtg. svazků s látkou.
Literatura:Povinná literatura:
[1] Jar. Pavel: Elektronika

Doporučená literatura:
[1] Wolfe W.L.: Introduction to Imaging Spectrometers

Fyzika detekce a detektory optického záření12FDD Pína 2+0 zk - - 2 -
Předmět:Fyzika detekce a detektory optického záření12FDDdoc. Ing. Pína Ladislav DrSc.2+0 ZK-2-
Anotace:V rámci předmětu budou probrány následující pojmy: Spektrum elektromagnetického záření. Zdroje elektromagnetického záření. Radiometrické a fotometrické jednotky. Ideální detektor. Vnější a vnitřní fotoefekt. Kvantové fluktuace záření. Šum detektoru a elektronických obvodů. Dynamický rozsah. Detektory založené na vnějším fotoefektu. Fotokatody. Elektronové násobiče. Mikrokanálkové násobiče. Zesilovače obrazu. Detektory založené na vnitřním fotoefektu. Polovodičové detektory. Scintilátory. Detektory IR, VIS, UV a rtg. záření. Pyroelektrický jev a pyrodetektory. Elektronické obvody detektorů. Lidské oko.
Osnova:1.Spektrum elektromagnetického záření. Zdroje elektromagnetického záření
2.Radiometrické jednotky. Fotometrické jednotky
3.Ideální detektor. Vnější fotoefekt. Vnitřní fotoefekt. Fluorescence
4.Kvantové fluktuace záření. Šum detektoru. Šum elektronických obvodů.
5.Základní charakteristiky detektorů. Proudová a napěťová citlivost, NEP, D a D*, DR.
6.Detektory založené na vnějším fotoefektu. Fotokatody, vakuové fotonky, fotonásobiče.
7.Kanálkové násobiče. Elektrooptické převaděče.
8.Detektory založené na vnitřním fotoefektu v polovodičích. PIN detektor.
9.CCD detektory a polohově citlivé detektory.
10.Detektory IR, VIS, UV a rtg. záření.
11.Elektronické obvody detektorů.
12.Scintilátory.
13.Pyroelektrický jev a pyrodetektory.
14.Lidské oko.
Osnova cvičení:Binomické, Poissonovo a Gaussovo statistické rozdělení. Kvantový šum. Tepelný šum. Záření černého tělesa.
Cíle:Znalosti:
Seznámení se s moderní teorií a technikou detekce a detektorů elektromagnetického záření v infračervené až rentgenové části spektra.

Schopnosti:
Navrhnout a používat detekční techniku pro měření v laboratorní praxi.
Požadavky:Základní přednášky z matematiky a fyziky, atomové fyziky, elektřiny a magnetismu, teorie elmag. pole a elektronických obvodů.
Rozsah práce:Příklady výpočtů pro vybrané aplikace a testy.
Kličová slova:Elektromagnetické záření, zdroje elmg. záření, fotony, detekce elmg. záření, detektory.
Literatura:Povinná literatura:
[1] E.L.Dereniak, D.G.Growe: Optical Radiation Detectors, John Wiley and Sons, 1984

Doporučená literatura:
[1] Dennis P.N.J.: Photodetectors

Pevnolátkové, diodové a barvivové lasery12PDBL Jelínková, Kubeček - - 2+0 z,zk - 2
Předmět:Pevnolátkové, diodové a barvivové lasery12PDBLprof. Ing. Jelínková Helena DrSc. / prof. Ing. Kubeček Václav DrSc.-2+0 Z,ZK-2
Anotace:Aktivátory pevnolátkových laserů. Ramanovské lasery, up-konverzní lasery, generace druhé harmonické. Barvivové lasery. Optický parametrický oscilátor. Diodové lasery, výkonové diodové lasery, VECSEL, laditelne diodové lasery.

Osnova:Pevnolátkové lasery-vymezení pojmu.
Aktivátory pevnolátkových laserů. Ionty přechodových kovů, lanthanoidy, actinoidy.
Matrice pevnolátkových laserů - uspořádaná a neuspořádaná struktura.
Ramanovské lasery
Up-konverzní lasery, generace druhé harmonické
Optické parametrické oscilátory
Barvivové lasery I,II
Polovodičové lasery - základní pojmy.
Výkonové diodové lasery a lasery pro buzené pevnolátkových laserů.
Polovodičové lasery VECSEL
Metody zužování spektra a přeladitelné diodové lasery


Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Rozšíření přehledu pevnolátkových, barvivových a diodových-polovodičových laserů.

Schopnosti:
Struktura aktivátorů pevnolátkových laserů, určení vhodného aktivátoru a matrice pro daný problém, určení nových typů barvivových laserů,výsvětlení polovodičových laserů
Požadavky:Úvod do laserové techniky, Laserová technika 1, 2

Rozsah práce:Zpracování referátu na téma "Nové pevnolátkové, barvivové nebo diodové lasery" (výběr z možných návrhů); 3-5 stran textu.
Předesení referátu (presentace - 3-5 min; forma - power point, Latex, pdf)

Kličová slova:Prvky vzácných zemin, lanthanoidy, aktinoidy, VECSEL lasery

Literatura:Povinná literatura:
[1]A. A. Kaminskii, Laser crystals and ceramics: recent advances, Laser & Photon. Rev. 1, No. 2, 93-177 (2007)
[2]H.Jelínková, Pevnolátkové a barvivové lasery, přednášky
[3] V.Kubeček,-materiály k přednášce PDBL, http:people.fjfi.cvut.cz/kubecvac

Doporučená literatura:
[4]Tunable laser handbook, Kap. 5, Dye lasers
[5] B.E.A. Saleh a M.C. Teich, "Základy fotoniky". Matfyzpress, Praha 1994



Elektronika 312EL3 Pavel 2+0 zk - - 2 -
Předmět:Elektronika 312EL3Ing. Pavel Jaroslav2+0 ZK-2-
Anotace:Cílem přednášky je získat rozšířené poznatky v oblastech optoelektroniky, výkonových polovodičových prvků a impulsní techniky. Přednáška je zaměřena zejména na optoelektronické prvky a systémy , tranzistory pro velké výkony, napěťové a proudové napájecí zdroje, střídače, filtry, čtyřpóly, úplnou matici, pasivitu a aktivitu lineárních obvodů, potenciální nestabilitu aktivních obvodů, S-parametry, Smithův diagram, konstrukci zesilovačů a oscilátorů na vyšších frekvencích, vzorkovací osciloskop, časovou reflektometrii, měření spínacích a vypínacích dob diod a tranzistorů a na generaci velmi krátkých impulzů a vysokonapěťových impulzů.
Osnova:Optoelektronické prvky a systémy , tranzistory pro velké výkony, napěťové a proudové napájecí zdroje, střídače, filtry, čtyřpóly, úplná matice, pasivita a aktivita lineárních obvodů, potenciální nestabilita aktivních obvodů, S-parametry, Smithův diagram, konstrukce zesilovačů a oscilátorů na vyšších frekvencích, vzorkovací osciloskop, časová reflektometrie, měření spínacích a vypínacích dob diod a tranzistorů, generace velmi krátkých impulzů. vysokonapěťových impulzů.
Podrobrý časový rozpis jednotlivých přednášek je na této adrese:
http://kfe.fjfi.cvut.cz/~pavel/cz/12EL3.htm
Osnova cvičení:není
Cíle:Znalosti:
Cílem přednášky je získat rozšířené poznatky v oblastech optoelektroniky, výkonových polovodičových prvků a impulsní techniky.

Schopnosti:
Schopnost aplikace nabytých znalostí ve výše uvedených oblastech.
Požadavky:Základní znalosti elektroniky, absolvování nebo souběžné studium předmětu Základy elektroniky nebo jeho ekvivalentu.
Rozsah práce:není
Kličová slova:LED, PIN, CCD, HEXFET, IGBT, elektrické zdroje, filtry, RF zesilovače, RF oscilátory
Literatura:Povinná literatura:
[1] Jaroslav Resl,Teorie lineárních obvodů,skripta,vyd.ČVUT,Praha

Doporučená literatura:
[1] B.E.A.Saleh, M.C.Teich,Základy fotoniky,matfyzpress,1994

Praktikum z elektroniky 1, 212EP12 Pavel 0+2 kz 0+2 kz 3 3
Předmět:Praktikum z elektroniky 112EP1prof. Ing. Procházka Ivan DrSc.0+2 KZ-3-
Anotace:Cílem praktika je získat základní dovednosti v elektronice a naučit se samostatné práci na problému, formulaci úlohy a prezentaci výsledků.
Osnova:1.Pravidla pro práci v praktiku
2.Pulsní generátor a osciloskop
3.Zapojení integrovaného obvodu MA7805 jako zdroje napětí a zdroje proudu
4.Vlastnosti polovodičových prvků
5.Tranzistorový zesilovač
6.Záporná zpětná vazba v zapojení s operačním zesilovačem MAA741
Osnova cvičení:1.Pravidla pro práci v praktiku
2.Pulsní generátor a osciloskop
3.Zapojení integrovaného obvodu MA7805 jako zdroje napětí a zdroje proudu
4.Vlastnosti polovodičových prvků
5.Tranzistorový zesilovač
6.Záporná zpětná vazba v zapojení s operačním zesilovačem MAA741
Cíle:Znalosti:
Cílem předmětu je prohloubit znalosti z elektroniky.

Schopnosti:
Cílem předmětu je získání schopnosti řešit samostatně úkoly praktické elektroniky.
Požadavky:Základní znalosti elektroniky, absolvování nebo souběžné studium předmětu Základy elektroniky nebo jeho ekvivalentu.
Rozsah práce:Každá dílčí úloha (5 úloh za semestr) končí samostatným vypracováním protokolu.
Náležitosti protokolu, kriteria hodnoceni a vzorový protokol viz.
http://kfe.fjfi.cvut.cz/~blazej/cz/vyu/12ep12/index.html
Protokol je hodnocen na začátku příštího praktika individuálně s každým studentem.
Kličová slova:Praktikum, elektronika, experiment
Literatura:Povinná literatura:
[1] http://kfe.fjfi.cvut.cz/~blazej/cz/vyu/12ep12/index.html

Doporučená literatura:
[2] J. Pavel, J. Resl, Elektrotechnika I, II, skripta, vyd.
ČVUT, Praha, 1998, http://kfe.fjfi.cvut.cz/~pavel

Studijní pomůcky:
[3] Učebna elektronického praktika, Trojanova

Předmět:Praktikum z elektroniky 212EP2prof. Ing. Procházka Ivan DrSc.-0+2 KZ-3
Anotace:Cílem praktika je získat základní dovednosti v elektronice a naučit se samostatné práci na problému, formulaci úlohy a prezentaci výsledků.
Osnova:1.Pravidla pro práci v praktiku
2.Pulsní generátor a osciloskop
3.Zapojení integrovaného obvodu MA7805 jako zdroje napětí a zdroje proudu
4.Vlastnosti polovodičových prvků
5.Tranzistorový zesilovač
6.Záporná zpětná vazba v zapojení s operačním zesilovačem MAA741
Osnova cvičení:1.Pravidla pro práci v praktiku
2.Pulsní generátor a osciloskop
3.Zapojení integrovaného obvodu MA7805 jako zdroje napětí a zdroje proudu
4.Vlastnosti polovodičových prvků
5.Tranzistorový zesilovač
6.Záporná zpětná vazba v zapojení s operačním zesilovačem MAA741
Cíle:Znalosti:
Cílem předmětu je prohloubit znalosti z elektroniky.

Schopnosti:
Cílem předmětu je získání schopnosti řešit samostatně úkoly praktické elektroniky.
Požadavky:Základní znalosti elektroniky, absolvování nebo souběžné studium předmětu Základy elektroniky nebo jeho ekvivalentu.
Rozsah práce:Každá dílčí úloha (5 úloh za semestr) končí samostatným vypracováním protokolu.
Náležitosti protokolu, kriteria hodnoceni a vzorový protokol viz.
http://kfe.fjfi.cvut.cz/~blazej/cz/vyu/12ep12/index.html
Protokol je hodnocen na začátku příštího praktika individuálně s každým studentem.
Kličová slova:Praktikum, elektronika, experiment
Literatura:Povinná literatura:
[1] http://kfe.fjfi.cvut.cz/~blazej/cz/vyu/12ep12/index.html

Doporučená literatura:
[2] J. Pavel, J. Resl, Elektrotechnika I, II, skripta, vyd.
ČVUT, Praha, 1998, http://kfe.fjfi.cvut.cz/~pavel

Studijní pomůcky:
[3] Učebna elektronického praktika, Trojanova

Vláknové lasery a zesilovače12VLA Kubeček, Peterka 3 zk - - 3 -
Předmět:Vláknové lasery a zesilovače12VLAprof. Ing. Kubeček Václav DrSc. / Ing. Peterka Pavel Ph.D.3+0 ZK-3-
Anotace:Úvod: optická vlákna, pasivní komponenty, čerpací lasery. Spektroskopie prvků vzácných zemin. Erbiem dopovaný vláknový zesilovač, rychlostní rovnice, saturace zesílení. Podrobný teoretický model, návrh a optimalizace zesilovače. Měření zesílení a šumového čísla zesilovače. Erbiem dopované vláknové lasery, kontinuální a pulzní režim. Vláknové zesilovače a lasery s jinými prvky vzácných zemin, výkonové vláknové lasery čerpané přes plášť, Ramanovské vláknové zesilovače. Využití vláknových zesilovačů v optických komunikacích.
Osnova:1. Komponenty vláknových laserů a zesilovačů.
2. Spektroskopie prvků vzácných zemin v optických vláknech
3.-.4 Erbiem dopovaný vláknový zesilovač (EDFA, Erbium-doped fiber amplifier)
5. Kontinuální vláknové lasery a výkonové vláknové lasery čerpané přes plášť
6. Vláknové lasery s dalšími prvky vzácných zemin, vybrané problémy výzkumu v ÚFE a na FJFI
7. Exkurze v ÚFE Suchdol: výroba optických vláken a jejich základní charakterizace
8.-9. Pulzní režimy vláknových laserů.
10.-11. Polovodičové optické zesilovače (SOA, semiconductor optical amplifiers) a jejich aplikace v komponentách pro transparentní optické sítě
12. Ramanovské vláknové zesilovače
13. Parametrické vláknové zesilovače
14. Exkurze v laboratoři nelineární vlnové optiky v ÚFE Kobylisy
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
principů vláknových zesilovačů a laserů a metod jejich optimalizace.

Schopnosti:
aplikace získaných poznatků na využití výkonových vláknových laserů v průmyslu a využití optických zesilovačů v optických komunikacích.
Požadavky:Základní znalosti teorie laserů, laserové techniky a optických vláken; základní znalosti programování (pro cvičení).
Rozsah práce:Jedna až dvě individuální úlohy na výpočet charakteristik EDFA na procvičení Salehova a Gilesova modelu
Kličová slova:vláknové lasery, vláknové zesilovače, optické vlákna, vláknové optické komunikace

Literatura:Povinná literatura:
[1]přednášky ve formátu pdf http://www.ufe.cz/~peterka/fjfi

Doporučená literatura:
[2]P. Peterka: Vláknové lasery,http://www.ufe.cz/~peterka/fjfi
[3] M. Karásek: Optical fibre amplifiers
http://www.ufe.cz/~peterka/fjfi/
[4]B.E.A. Saleh a M.C. Teich, "Základy fotoniky". Matfyzpress, Praha 1994

Nanochemie12NCH Proška 2+0 zk - - 2 -
Předmět:Nanochemie12NCHRNDr. Proška Jan2+0 ZK-2-
Anotace:Nanochemie je interdisciplinární oblast chemie, fyzikální chemie a chemické fyziky, která a) popisuje fyzikálně chemické vlastnosti kvantových nanostruktur, b) studuje a popisuje aspekty a cesty přípravy nanostruktur. Jedná se o vztahy a reakce mezi nanostrukturami i uvnitř nanostruktur samotných v 1D, 2D a 3D vymezených nanoprostorech až na molekulární a atomovou úroveň.
Osnova:1) Fyzikální a chemické vlastnosti látek, základní pojmy chemické termodynamiky a kinetiky.
2) Základní pojmy koloidní chemie, elektrochemie a fyzikální chemie povrchů.
3) Základní pojmy fyziky polymerů a makromolekulární chemie, klasifikace polymerů
4) Samouspořádání a samoorganizace, ireverzibilní procesy, Onsagerovy reciproční relace
5) Litografické metody, "soft-lithography", stínová litografie
6) Přípravy kovových nanočástic, jejich fyzikální vlastnosti, aspekty anizotropie částic
7) Přípravy polovodičových nanočástic a polymerních mikročástic
8) Využití samouspořádání pro přípravu kompozitních materiálů
9) Bioinspirace a "biotemplating"
10) Vybrané nanoskopické metody
11) Aplikace nanomateriálů
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Základní představy o nanomateriálech, jejich přípravě, vlastnostech a praktickém využití.

Schopnosti:
Vysvětlit tvorbu nanočástic a mezopórézních materiálů, popsat procesy samouspořádání využívané při přípravě materiálů a vysvětlit použití nanomateriálů v chemii, fyzice, biologii, medicíně a materiálových vědách.
Požadavky:
Rozsah práce:
Kličová slova:nanočástice; nanostruktury; koloidní systémy; litografie; fyzika polymerů; samouspořádání; samoorganizace
Literatura:Povinná literatura:
[1] W. J. Moore : Fyzikální chemie, SNTL, Praha, 1981 (in Czech)
[2] W. J. Moore: Physical chemistry; Longman Publishing Group; 5th edition; 1998; ISBN: 978-0582442344
[3] Geoffrey A. Ozin, Andre C. Arsenault, Ludovico Cademartiri: Nanochemistry: A Chemical Approach to Nanomaterials. Royal Society of Chemistry; 2nd ed., 2009, ISBN: 978-1-84755-895-4

Doporučená literatura:
[4] M.-I. Baraton: Synthesis, Functionalization and Surface Treatment of Nanoparticles, American Scientific Publishers; 2003, ISBN 978-1588830098
[5] J. N. Israelaschvili: Intermolecular and Surface Forces; Academic Press; 3rd edition; 2010; ISBN: 978-0123751829
[6] M. Kleman, O.D. Lavrentovich: Soft Matter Physics: An Introduction; Springer-Verlag, Inc., New York 2003; ISBN: 978-0387952673
[7] L. Bartovská, M. Šišková: Co je co v povrchové a koloidní chemii - výkladový slovník; webová aplikace; Vydavatelství VŠCHT Praha http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-001/ebook.help.htm
[8] T. Gowers, J. Barrow-Green, I. Leader (eds.): The Princeton Companion to Mathematics; Princeton University Press; Princeton 2008; ISBN: 978-0691118802
[9] E.V. Anslyn, D.A. Dougherty: Modern Physical Organic Chemistry; University Science Books; 2006; ISBN: 978-1891389313
[10] R. C. Desai, R. Kapral: Dynamics of Self-Organized and Self-Assembled Structures; Cambridge University Press; Cambridge; 2009; ISBN: 978-0521883610

Časopisy: Nano Letters (American Chemical Society), Nature Photonics, Nature Nanotechnology a Nature Materials

Optické vlastnosti polovodičů12OVP Oswald 2+0 zk - - 2 -
Předmět:Optické vlastnosti polovodičů12OVPIng. Oswald Jiří CSc.-2+0 ZK-2
Anotace:Rekapitulace z pevných látek (optické přechody, excitony, elektron-děrová plazma), dále nelineární optické vlastnosti, luminiscence, rekombinace v polovodičích, stimulovaná emise, příklady konkrétních materiálů.
Osnova:1. Dovolené a zakázané, přímé a nepřímé optické přechody; výběrová pravidla.
2. Excitony, jejich projevy v optické absorpci. Wannierův exciton, symetrie.
3. Nelineární optické vlastnosti objemových (3D) polovodičů, jejich systematizace, příklady. Efekty silného buzení: excitonové komplexy, stínění coulombovské interakce, elektron-děrové plasma, renormalizace zakázaného pásu.
4. Dvoufotonová absorpce. Výběrová pravidla, dvoufotonová spektroskopie a její aplikace. Experimentální technika.
5. Nízkodimezionální polovodičové struktury, kvantově-rozměrový jev, hustota stavu v 2D, 1D a 0D strukturách. Lineární a nelineární optické vlastnosti.
6. Luminiscence. Základní pojmy, kvantová účinnost, kinetický přístup. Frankův-Condonův princip, tepelné zhášení luminiscence.
7. Kanály zářivé rekombinace v polovodičích. Projevy různých typů excitonu v luminiscenčním spektru 3D krystalu i nanokrystalu. Příklad: luminiscence 3D křemíku, její aplikace, luminiscence křemíkových nanokrystalů.
8. Stimulovaná emise v polovodičích. Základní pojmy, experimentální technika měření optického zisku, cesty ke křemíkovému laseru.
9. Příklady optických vlastností 2D, 1D a 0D polovodičových nanostruktur typu A(III)-B(V) a A(II)-B(IV).
10. Luminescence kvantových jam, kvantové jámy I a II typu.
11. Luminiscence kvantových teček.
12. Aplikace optických vlastností nanostruktur pro reálné optoelektronické součástky.
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Základní i pokročilé znalosti z oblasti optických vlastností polovodičů, včetně polovodičových nanostruktur, zejména nelineárně optických vlastností, dvoufotonové absorpce, luminiscence a stimulované emise.

Schopnosti:
Pokročilá orientace v oblasti optických vlastností polovodičů, včetně polovodičových nanostruktur, zejména nelineárně optických vlastností, dvoufotonové absorpce, luminiscence a stimulované emise, aplikace a porozumění základním principům, praktická demonstrace principů na konkrétních vybraných strukturách.
Požadavky:Alespoň základní kurz Kvantové fyziky a Fyziky pevných látek.
Rozsah práce:
Kličová slova:Polovodič, optický přechod, exciton, Wannierův exciton, dvoufotonová absorpce, kvantově-rozměrový jev, nízkodimezionální polovodičová struktura, luminiscence, Frankův-Condonův princip, rekombinace, stimulovaná emise, nanostruktura, kvantová jáma, kvantový drát, kvantová tečka.
Literatura:Povinná literatura:
[1] N. Peyghambarian, S.W. Koch, A. Mysyrowicz, Introduction to Semiconductor Optics, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1993.
[2] S.V. Gaponenko, Optical Properties of Semiconductor Nanocrystals, Cambridge University Press, Cambridge, 1998.

Doporučená literatura:
[3] D. Bimberg, M. Grundmann, and N.N. Ledentsov, Quantum dots heterostructures, Wiley, Chichester, 1999.
[4] M. Grundmann (Ed.): Nano-Optoelectronics, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2002.
[5] E.Smith, G. Dent, Modern Raman Spectroscopy - A Practical Approach. Wiley & Sons Ltd. UK, 2005.

Příprava polovodičových nanostruktur12PN Hulicius - - 2+0 zk - 2
Předmět:Příprava polovodičových nanostruktur12PNHulicius Eduard-2+0 ZK-2
Anotace:Přednáška má studenty seznámit s moderními metodami přípravy polovodičů, jejich sloučenin a struktur. Na řadě příkladů bude vysvětlen rozdíl mezi nanoelektronikou a mikroelektronikou. Stručně budou vysvětleny fyzikálně-chemické základy různých technologií. Velká pozornost bude věnována epitaxním technologiím, které jsou zásadní pro přípravu nanostruktur. Podrobně budou probrány i charakterizační "in situ" a "ex situ" techniky. Popíší se metody optické, strukturní, elektronové a další, bude diskutováno uplatnění těchto metod při růstu heterostruktur a nanostruktur. Zmíněny budou i podpůrné technologické techniky - litografie, difúze; iontová implantace, napařování a slévání kontaktů; dielektrické vrstvy; pájení a pouzdření. V závěru budou probrány příklady využití nanostruktur a heterostruktur v polovodičových zdrojích záření a detektorech.
Osnova:1. Heterostruktury, nanostruktury, kvantově-rozměrové efekty.
Zavedení, případně osvěžení pojmů z krystalografie, pásové teorie pevných látek, kvantové jámy, supermřížky, kaskádové struktury.
2. Příprava objemových polovodičových monokrystalů.
Vysvětlení základních principu růstových metod. Parametry, vlastnosti a důvody omezení krystalografické dokonalosti těchto krystalů. Polovodičové materiály - přehled vlastností.
3. Epitaxní růst vrstev a struktur.
Principy, fáze a typy růstu. Druhy epitaxí - epitaxe z pevné, kapalné a plynné fáze, jednotlivé varianty. Epitaxní růst z hlediska materiálového.
4. Epitaxní techniky pro přípravu polovodičových nanostruktur.
Základní metody - Epitaxe z molekulárních svazků (Molecular Beam Epitaxy - MBE) a Plynná epitaxe z organokovových sloučenin (MetalOrganic Vapour Phase Epitaxy - MOVPE). Podrobný popis obou technik, srovnání, rozdíly, omezení, aplikační oblasti, parametry vybraných struktur. Růst QW, QWr, QD a kaskádových struktur. Stručná historie vývoje obou technologií.
5. Charakterizační "in situ" a "ex situ" techniky.
Popis metod optických, strukturních, elektronových a ostatních. Uplatnění těchto metod při růstu heterostruktur a nanostruktur. Omezení daná použitím "při růstu".
6. Podpůrné technologické techniky.
Litografie, difuse; napařování a slévání kontaktů; dielektrické vrstvy; pájení; pouzdření.
7. Příklady využití nanostruktur a heterostruktur v polovodičových zdrojích záření a detektorech. Nanostruktury v aktivní oblasti LED, laseru (LD, SOA, fundamentální změny a zlepšení parametrů).
Osnova cvičení:
Cíle:Znalosti:
Pokročilé znalosti o způsobech přípravy polovodičových nanostruktur, o principech základních technologií o hlavních materiálech používaných v polovodičové nanoelektronice a o vlastnostech konkrétních nanostruktur.

Schopnosti:
Pokročilá orientace v oblasti přípravy polovodičových nanostruktur, technologických principů a používaných materiálech. Schopnost aplikace a porozumění základním principům, praktická demonstrace principů na konkrétních vybraných strukturách.
Požadavky:Alespoň základní kurz Kvantové fyziky. Výhodu hlubšího pochopení budou mít ti se zvládnutou Fyzikou pevných látek, případně Krystalografií.
Rozsah práce:
Kličová slova:Nanoelektronika, epitaxe, MBE, MOVPE, nanocharakterizace, kvantové jámy, kvantové tečky.
Literatura:Povinná literatura:
[1] E. L. Wolf, Nanophysics and Nanotechnology, WILEY-VCH, 2004.
[2] V. A. Schukin, N. N. Ledentsov, D. Bimberg, Epitaxy of Nanostructures, Springer-Verlag, 2004.
[3] M. A. Herman, W. Richter, H. Sitter, Epitaxy, Springer-Verlag, 2004.

Doporučená literatura:
[4] G. Gao, Nanostructures and Nanomaterials, Imperial College Press, 2004.
[5] K. Iga, S. Kinoshita, Process Technology for Semiconductor Lasers, Springer-Verlag, 1996.
[6] V. M. Ustinov, A. E. Zhukov, A. Y. Egorov, N. A. Maleev, Quantum dot lasers, Oxford University Press, 2003.
[7] T. Numai, Fundamentals of Semiconductor lasers, Springer-Verlag, 2004.
[8] D. Sands, Diode lasers, Institute of Physics Publishing, Series in Optics and Optoelectronics, 2005.
[9] M. Grundmann, Nano-optoelectronics, Springer-Verlag, 2002.

Vybrané kapitoly z nanostruktur12VKNS Hulicius - - 2 kz - 2
Předmět:Vybrané kapitoly z nanostruktur12VKNSHulicius Eduard-2+0 KZ-2
Anotace:Soubor přednášek je rozdělen na dva bloky. Prvních šest dvouhodinových pojednává o teoretickych základech nanoelektroniky. Ve druhém je osm hodinových specializovaných přednášek soustředěných na vybrané nanoelektronické materiály. Závěrečné dvě dvouhodinovky jsou rezervovány na přípravu a presentaci semestrálních prací, na základě jejich ocenění a podle kvality presentace bude udělen klasifikovaný zápočet. Přednášet se budou v obecné části: základy teorie nanostruktur, transport v nich, jejich optické vlastnosti, mikroskopová nanocharakterizace (STM, AFM), nanomanipulace, nanolitografie, role povrchu a rozhraní v nanostrukturách, spintronika. Specializovaná témata jsou: Vlastnosti a aplikace dielektrik s nanoskopickým uspořádáním. Počítačové simulace nanosystémů. Nanokrystalický křemík, příprava a charakterizace. Uhlíkové grafenové struktury, příprava, vlastnosti, aplikace. Nanostruktury z A(III)B(V) materiálů (kvantové jámy a tečky) - příprava, vlastnosti, aplikace. Diamantové a nanodiamantové tenké vrstvy pro optiku, biosensory a MEMS. Ramanova spektroskopie a její aplikace na nanostruktury. Nanokompozitní magnetika pro biomedicinální aplikace.
Osnova:1. Úvod do teorie nanostruktur.
2. Transport v nanostrukturách.
3. Mikroskopová nanocharakterizace (STM, AFM), nanomanipulace, nanolitografie.
4. Role povrchů a rozhraní v nanostrukturách.
5. Spintronika.
6. Optické vlastnosti nanomateriálů.
7a. Vlastnosti a aplikace dielektrik s nanoskopickým uspořádáním.
7b. Počítačové simulace nanosystémů.
8a. Nanokrystalický křemík, příprava a charakterizace.
8b. Uhlíkové grafénové struktury, příprava, vlastnosti, aplikace.
9a. Nanostruktury z A(III)B(V) materiálů (kvantové jámy a tečky) - příprava, vlastnosti, aplikace.
9b. Diamantové a nanodiamantové tenké vrstvy pro optiku, biosensory a MEMS.
10a. Ramanova spektroskopie a její aplikace na nanostruktury.
10b. Nanokompozitní magnetika pro biomedicinální aplikace.
11. Rezerva, příprava na seminární práce.
12.-13. Referáty studentů (po 20 - 30 minutách).
Osnova cvičení:
Cíle: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.
Požadavky:Alespoň základní kurz Kvantové fyziky. Výhodu hlubšího pochopení budou mít ti se zvládnutou Fyzikou pevných látek, případně Krystalografií.
Rozsah práce:Smysl přednášky je, že student se mj. seznámí se zvoleným tématem pro semestrální práci. Témata na semestrální práce nebudou vypisována jako pouhý překlad jednoho článku. Minimálně by to měl být kompilát ze tří podkladů. Každý zadavatel by měl být přítomen obhajobě jím zadané práce. Pro hodnocení je rovnocenné jak kvalita písemné části (prezentace), tak i jasnost a srozumitelnost prezentace, samozřejmostí je dodržení časového limitu.
Kličová slova:Nanoelektronika, teorie nanostruktur, nanocharakterizace, spintronika, počítačové simulace nanosystémů, kvantové tečky, nanokřemík, grafén, nanodielektrika, nanodiamant, nanokompozitní magnetika.
Literatura:Povinná literatura:
[1] L. Frank, J. Král, Eds., Metody analýzy povrchu, iontové, sondové a speciální metody, Academia, 2002.
[2] P. Y. Yu, M. Cardona, Fundamentals of Semiconductors, 3rd Edition, Springer Verlag, 2003.

Doporučená literatura:
[3] S. Datta: Electronic transport in mesoscopic systems, Cambridge University Press, 1995.
[4] V. L. Mironov, Fundamentals of Scanning Probe Microscopy, The textbook for students of the senior courses of higher educational institutions, Russian academy of science, Institute of physics of microstructures, 2004.
[5] A. Zangwill, Physics at Surfaces, Cambridge University Press, 1996.
[6] N. Peyghambarian, S.W. Koch, A. Mysyrowicz, Introduction to Semiconductor Optics, Prentice Hall, 1993.
[7] S.V. Gaponenko, Optical Properties of Semiconductor Nanocrystals, Cambridge University Press, 1998.
[8] D. Bimberg, M. Grundmann, N. N. Ledentsov, Quantum dots heterostructures, Wiley, 1999.
[9] M. Grundmann, Ed., Nano-Optoelectronics, Springer-Verlag, 2002.
[10] R. Waser, Nanoelectronics and information technology, Wiley-VCH, 2003 (pp. 31-78, 527-590).
[11] I. Nezbeda, J. Kolafa, M. Kotrla, Úvod do počítačových simulací: Metody Monte Carlo a molekulární dynamiky, Karolinum, 2003.
[12] W. Koch, M. C. Holthausen, A Chemist's Guide to Density Functional Theory, Wiley-VCH, 2002.
[13] R. Schropp, M. Zeman, Amorphous and Microcrystalline Silicon Solar Cells, Kluwer Academic Publishers, 1998.
[14] 18. V. A. Schuskin, N. N. Ledentsov, D. Bimberg, Epitaxy of Nanostructures, Springer-Verlag, 2004.
[15] M. A. Herman, W. Richter, H. Sitter, Epitaxy, Springer-Verlag, 2004.
[16] E.Smith, G. Den, Modern Raman Spectroscopy - A Practical Approach, Wiley & Sons, 2005.