Vypisování témat prací - Fyzikální sekce MFF UK

Transkript

Vypisování témat prací
Dynamika polaritonů v mikrodutinách
Název v jazyce práce: Dynamika polaritonů v mikrodutinách
Název v anglickém jazyce: Polariton dynamics in microcavities
Klíčová slova: Klíčová slova anglicky: Akademický rok vypsání: 2014/2015
Jazyk práce: čeština
Typ práce: bakalářská práce
Ústav: Katedra chemické fyziky a optiky (113. • 32-KCHFO)
Vedoucí / školitel: RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D.
Obor práce: obecná fyzika (FOF)
Zájemci:
Oponenti:
Konzultanti:
Datum vypsání: 22.05.2014
Datum odevzdání elektronické podoby: Datum odevzdání tištěné podoby: Datum obhajoby (plánované): Místo konání obhajoby: Odevzdaná/finalizovaná: ne
Zásady pro vypracování
Student se seznámí s pojmem optického rezonátoru, mikrorezonátoru a s konceptem polaritonu v mikrorezonátoru. Na základě známé
disperse polaritonů v mikrodutinách popíše šíření plynu 2D polaritonů v dutině rezonátoru.
Seznam odborné literatury
M. Born, E. Wolf: Principles of Optics, Cambridge University Press, Cambridge, 1999
J.-C. Diels, W. Rudolph: Ultrashort laser pulse phenomena, Academic Press, San Diego, 1996
A. V. Kavokin, J. J. Baumberg, G. Malpuech, F. P. Laussy: Microcavities, Oxford University Press, Oxford, 2007
Časopisecká literatura
Upoutávka
Optické rezonátory je možné konstruovat s využitím moderních nanotechnologií v rozměrech srovnatelných s vlnovou délkou světla. Díky
tomu je možné zesílit interakci mezi fotony uzavřenými v mikroskopickém rezonátoru a materiálem ("aktivním prostředím") uvnitř rezonátoru
natolik, že světlo a elektrony v materiálu se stanou od sebe nerozlišitelné - vzniklou směs hmoty a světla popisujeme s pomocí konceptu
kvazičástic polaritonů. Tyto polaritony mají celkem známe fyzikální vlastnosti, které závisejí na konkrétní podobě rezonátoru a na
materiálových vlastnostech prostředí, ve kterém vznikají. Díky fotonové složce si zachovávají pohyblivost, díky které se snadno šíří v rovině
rezonátoru. Úkolem bakalářské práce bude popsat některé jevy spojené se šířením světla ve dvou rozměrech.
https://is.cuni.cz/...ipl_uc/index.php?id=1550a47550339a24a172f6698c3229eb&tid=14&do=main&doo=detail&did=150925&stev_print=on[23.5.2014 10:59:59]
Dynamika spinů v magnetických nanostrukturách
Název v jazyce práce: Dynamika spinů v magnetických nanostrukturách
Název v anglickém jazyce: Spin dynamics in magnetic nanostructures
Zájemci:
Oponenti:
Konzultanti:
Student se v rámci bakalářské práce seznámí s pojmem spinu v pevné látce a spin-spinovými interakcemi. Následně se seznámí se
softwarem pro numerické výpočty spinové dynamiky a s jeho pomocí provede numerické simulace pro konkrétní zadaný případ uvažované
nanostruktury.
Burkard Hillebrands, Andre Thiaville (Eds.): Spin dynamics in confined magnetic structures, Springer, Berlin, 2006.
Daniel D. Stancil, Anil Prabhakar: Spin waves : theory and applications, Springer, New York, 2009.
internetové zdroje (dokumentace k software)
Upoutávka
Souhlasná orientace elektronových spinů v pevné látce má za následek vznik makroskopického (tedy z vnějšku pozorovatelného)
magnetického pole, které je možné využívat např. pro záznam informace (pevné disky, magnetické pásky), její dočasné uchování
(počítačové paměti) nebo případně i pro zpracování informace. Studium dynamiky elektronových spinů na základní úrovni pak přináší cenné
informace pro budoucí aplikace. Pro účely 3D modelování časového vývoje interagujících mikromagnetů existuje robustní nekomerční
software OOMMF, kterému je třeba zadat počáteční podmínky a výstupní data zpracovat do člověkem čitelné podoby. Úkolem pro studenta v
rámci bakalářské práce bude seznámit se se softwarem a naučit se s ním pracovat do té míry, aby byl schopen definovat nanostrukturu
složenou z vrstev různých materiálů, zadat počáteční natočení spinů v struktuře, provést samotnou simulaci a nakonec výstupní data
zpracovat.
https://is.cuni.cz/...dipl_uc/index.php?id=1550a47550339a24a172f6698c3229eb&tid=6&do=main&doo=detail&did=150924&stev_print=on[23.5.2014 11:00:18]
Generace součtové frekvence v daleké UV oblasti
Název v jazyce práce: Generace součtové frekvence v daleké UV oblasti
Název v anglickém jazyce: Sum-frequency generation in far-UV spectral region
Klíčová slova: nelineární optika, femtosekundové laserové pulzy, generace součtové frekvence
Klíčová slova anglicky: nonlinear optics, femtosecond laser pulses, sum-frequency generation
Akademický rok vypsání: 2014/2015
Jazyk práce: Typ práce: bakalářská práce
Vedoucí / školitel: RNDr. Martin Kozák, Ph.D.
Zájemci:
Oponenti:
Konzultanti:
Ke změně vlnové délky světla se v oblasti fyziky ultrakrátkých pulzů používají tzv. parametrické procesy. Jedná se o nelineárně optickou
interakci s látkou, kdy ze dvou vstupních fotonů vznikne foton s energií odpovídající součtu či rozdílu energií původních fotonů. K těmto
účelům se využívají tzv. nelineární krystaly, jejichž krystalická struktura nemá střed symetrie, díky čemuž vykazují nenulovou nelineární
susceptibilitu druhého řádu.
Cílem práce bude teoreticky popsat generaci součtové frekvence v materiálu BBO (beta-barium borate) pro spektrální obor generovaného
záření v daleké UV oblasti (200-240 nm). Konkrétně se bude jednat o výpočet ladící křivky a odhad účinnosti generace ze známých
parametrů vstupních pulzů. V experimentální části práce se student zaměří na stavbu experimentálního uspořádání pro generaci UV pulzů z
výstupu z optického parametrického zesilovače a na charakterizaci generovaných pulzů.
P. Malý: Optika, Karolinum, Praha 2008.
B. E. A. Saleh, M. C. Teich: Základy fotoniky, Matfyzpress, Praha 1994–96.
R. W. Boyd: Nonlinear Optics, Academic Press, 2008.
Geometrická optika ve vlnovodech
Název v jazyce práce: Geometrická optika ve vlnovodech
Název v anglickém jazyce: Ray optics in waveuides
Zájemci:
Oponenti:
Konzultanti:
Úkolem při řešení bakalářské práce bude seznámení se studenta s problematikou polarizace světla, šíření polarizovaného světla a okrajových
podmínek s uvážením geometrie optického vlnovodu na úrovni elektromagnetické optiky (Maxwellových rovnic). Teorie elektromagnetické
optiky bude aplikována na efektivně dvoudimenzionální fotony s cílem popsat základní zákony geometrické optiky ve vlnovodech: odraz a
lom, difrakci. Důraz bude kladen na polarizaci světla a její změny při průchodu přes geomtrická rozhraní mezi prostředími s různými optickými
vlastnostmi.
M. Born, E. Wolf: Principles of Optics, Cambridge University Press, Cambridge, 1999.
A. W. Snyder, J. D. Love: Optical Waveguide Theory, Chapman&Hall, London, 1983.
Upoutávka
Šíření elektromagnetických vln ve vlnovodných strukturách je plně popsáno klasickými Maxwellovými rovnicemi a dokonce je možné odvodit
zákony geometrické optiky pro podobné systémy. Narozdíl od třírozměrného prostoru, dvourozměrné fotony nemusejí mít vždy polarizaci
kolmou na směr šíření, a z toho plynou některé velmi důležité odlišnosti 3D a 2D geometrické optiky: polarizace světla se tak například
nemusí zachovávat při odrazu a lomu apod. Student se seznámí s popisem 2D fotonů, jejich základními vlastnostmi a zaměří se na jeden
nebo více aspektů geometrické optiky ve 2D, pro které odvodí relevantní teoretické vztahy: zákony odrazu a lomu, difrakce, rozptyl světla.
Charakterizace spektrografu s CCD kamerou
Název v jazyce práce: Charakterizace spektrografu s CCD kamerou
Název v anglickém jazyce: Characterization of spectrograph with CCD camera
Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Petr Němec, Ph.D.
Zájemci:
Oponenti:
Konzultanti:
Optická spektroskopie je velice účinným nástrojem pro materiálový výzkum. Výhodou této metody je, že studium vzorků pomocí optického
záření je nedestruktivní a nevyžaduje elektrické kontakty. Základní princip této metody spočívá v tom, že se měří spektrální složení změn
vyvolaných v dopadajícím světle studovanou látkou (například vlivem absorpce, emise nebo rozptylu fotonů). K rozkladu světla do
jednotlivých spektrálních složek se nejčastěji používá spektrograf, na jehož výstupu je umístěný citlivý detektor světla – CCD kamera.
Náplní bakalářské práce je podrobné proměření vlastností spektrografu s CCD kamerou, které byly v nedávné době zakoupeny do
Laboratoře OptoSpintroniky. V případě spektrografu se bude jednat zejména o charakterizaci vlastností různých difrakčních mřížek z hlediska
jejich spektrální odezvy a dosažitelného spektrálního rozlišení. U CCD kamery pak bude hlavním cílem nalezení optimálního režimu pro
detekci velmi slabých signálů.
1. V. Dědič: Charakterizace CCD kamery a vybraná měření. Bakalářská práce. MFF UK, Praha, 2007.
2. P. Malý: Optika, Karolinum, 2008.
3. B. E. A. Saleh, M.C, Teich: Základy fotoniky, matfyzpress, Praha, 1994.
4. http://www.andor.com/learning-academy/digital-camera-fundamentals-the-principles-behind-digital-camera-technology
Magneto-optická charakterizace nových materiálů pro spintroniku
Název v jazyce práce: Magneto-optická charakterizace nových materiálů pro spintroniku
Název v anglickém jazyce: Magneto-optical characterization of novel materials for spintronics
Vedoucí / školitel: RNDr. Eva Schmoranzerová, Ph.D.
Zájemci:
Oponenti:
Konzultanti: doc. RNDr. Petr Němec, Ph.D.
Spintronika je odvětví elektroniky, v němž je k uchování a zpracování informace využit kromě náboje nosičů také jejich magnetický moment spin. Důležitý požadavek pro úspěšnou implementaci spintronických součástek je kladen na materiálový výzkum, jenž má za cíl připravit
strukturu vhodnou pro externí manipulaci se spinovými momenty. Takovou strukturou mohou být např. uměle zhotovené feromagnetické či
antiferomagnetické polovodiče. Velice silný nástroj pro magnetickou charakterizaci nově připravených systémů pak poskytuje magnetooptika, která prostřednictvím interakce světla s magnetickým polem v materiálu umožňuje studovat nedestruktivním způsobem jeho
magnetickou anizotropii, koercitivní pole a další magnetické parametry.
Cílem této práce je sestavení univerzálního experimentálního uspořádání, které umožní magneto-optickou detekci hysterézních smyček v
širokém spektrálním rozsahu s co největší variabilitou geometrie (úhel dopadu, úhel magnetického pole). Student se bude podílet na
konstrukci a charakterizaci nového elektromagnetu a následném testování experimentálního uspořádání na různých materiálech, například
na vzorcích feromagnetického polovodiče (Ga,Mn)As.
1. A. K. Zvezdin, V. A. Kotov, Modern Magnetooptics and Magnetooptical Materials, Institute of Physics Publishing, Bristol/Philadelphia 1997.
2. B. Sedlák, I. Štoll, Elektřina a magnetismus, Academia, Praha 2002
3. časopisecká literatura
Měření účinnosti generování druhé harmonické frekvence
Název v jazyce práce: Měření účinnosti generování druhé harmonické frekvence
Název v anglickém jazyce: Investigation of second harmonic generation efficiency
Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Petr Němec, Ph.D.
Zájemci:
Oponenti:
Konzultanti:
Vynález laseru umožnil objevy mnoha efektů, které jsou při použití klasických zdrojů světla nepozorovatelné. Jedním z nich je generování
druhé harmonické frekvence, což je nelineární optický jev, díky kterému dochází ke zmenšení vlnové délky světla – například z červeného
světla vzniká světlo modré. Pro praktické aplikace je ale nutné nalézt materiály, které budou mít velikou účinnost tohoto jevu. Příprava
nových materiálů s takto cíleně optimalizovanými vlastnostmi je oblast materiálového výzkumu, která se nachází na rozhraní mezi chemií a
fyzikou.
V úvodu této bakalářské práce se student seznámí s teoretickými základy generování druhé harmonické frekvence a různými
experimentálními metodami, které umožňují změřit účinnost této generace v látkách nacházejících se v různých skupenstvích (kapalných a
pevných). Jedná se například o měření hyper-Rayleighova rozptylu, kde dochází ke generaci druhé harmonické frekvence v jednotlivých
izolovaných molekulách v roztoku. Dále se jedná o tzv. práškovou metodu, kdy studovaná látka je ve formě zrn. V experimentální části práce
se student bude ve femtosekudové laserové laboratoři podílet na měření účinnosti tohoto jevu v nových materiálech, které připravují naši
kolegové na Přírodovědecké fakultě UK. Získané výsledky budou použity jako zpětná vazba pro optimalizaci molekulární struktury
studovaných látek za účelem maximalizace této účinnosti.
1. I. Matulková, I. Němec, P. Němec: Materiály pro generování druhé harmonické frekvence, Čs. čas. fyz. 61, 76-84 (2011).
2. P. Malý: Optika, Karolinum, 2008.
3. B. E. A. Saleh, M.C, Teich: Základy fotoniky, matfyzpress, Praha, 1994.
Nelineární optické vlastnosti kovů
Název v jazyce práce: Nelineární optické vlastnosti kovů
Název v anglickém jazyce: Nonlinear optical properties of metals
Klíčová slova: nelineární optika, femtosekundové laserové pulzy, kovy
Klíčová slova anglicky: nonlinear optics, femtosecond laser pulses, metals
Akademický rok vypsání: 2014/2015
Jazyk práce: Typ práce: bakalářská práce
Vedoucí / školitel: RNDr. Martin Kozák, Ph.D.
Zájemci:
Oponenti:
Konzultanti:
V pevných látkách dochází při interakci s ultrakrátkými laserovými pulzy k zajímavým jevům, kdy např. index lomu či absorpční koeficient
přestávají být konstantami a závisí na intenzitě světla. Tyto nelineárně optické efekty se uplatňují nejen v dielektrických látkách, ale mohou
být přítomny obecně v jakémkoli materiálu. Kovy mají v optických laboratořích nezastupitelnou roli, jelikož se používají ke změně směru
šíření laserových svazků pomocí odrazů od kovových zrcátek. Znalost jejich nelineárních optických vlastností je tedy důležitá, jelikož nám
umožní určit míru ovlivnění odrazivosti při použití vysokých optických intenzit.
V naší laboratoři máme k dispozici zdroj silných femtosekundových laserových pulzů. Náplní práce bude studovat nelineární interakci těchto
pulzů s kovovými zrcátky (stříbro, zlato, hliník) pomocí některé z nelineárně optických experimentálních metod (z-sken z odrazu, povrchová
generace druhé či třetí harmonické frekvence). Cílem bude změřit velikost optických nelinearit v těchto materiálech na několika vybraných
vlnových délkách.
P. Malý: Optika, Karolinum, Praha 2008.
R. W. Boyd: Nonlinear Optics, Academic Press, 2008.
Průchod polarizovaných optických svazků jednoduchými optickými elementy
Název v jazyce práce: Průchod polarizovaných optických svazků jednoduchými optickými elementy
Název v anglickém jazyce: Transmission of polarized optical beams through simple optical elements
Zájemci:
Oponenti:
Konzultanti:
Úkolem při řešení bakalářské práce bude seznámení se studenta s problematikou polarizace světla, šíření polarizovaného světla a měření
polarizace na úrovni elektromagnetické optiky (Maxwellových rovnic). Následně budou znalosti aplikovány na popis průchodu polarizovaného
světla reálnými optickými prvky (čočkou apod.) se zřetelem na stupeň polarizace a difrakci světla po průchodu optickým prvkem. Výsledkem
práce by měl být odhad, do jaké míry mohou jednotlivé prvky v reálném optickém experimentu ovlivnit měření velmi citlivá na polarizační stav
detekovaného světla.
M. Born, E. Wolf: Principles of Optics, Cambridge University Press, Cambridge, 1999
J.-C. Diels, W. Rudolph: Ultrashort laser pulse phenomena, Academic Press, San Diego, 1996
Upoutávka
Na základě geometrické optiky je možné stanovit zákony pro lom a odraz světla na rozhraní dielektrik, zákony pro tvarování optických svazků
při průchodu základními optickými prvky jako např. čočkami apod. Takovýto geometrický popis nebere ale do úvahy vlnové a polarizační
vlastnosti světla, na úrovni běžných optických aplikací to ale není třeba. Na druhou stranu, v optické spektroskopii, která může být velmi
citlivá na stupeň polarizace světla, je třeba brát do úvahy všechny potenciální odchylky od ideálního zobrazení. Prochází-li polarizované
světlo přes lámavé plochy čočky, úhel sevřený polarizační rovinou a rovinou dopadu světla je obecně funkcí polohy paprsku na povrchu
čočky. Aplikací Fresnelových vzorců snadno zjistíme, že to má za následek změnu polarizačního stavu světla, a to navíc prostorově závislou.
Pro optická měření stupně polarizace světla je pak důležité stanovit, nakolik jsou měření tímto jevem ovlivněna.
Vydělování femtosekundových laserových pulzů
Název v jazyce práce: Vydělování femtosekundových laserových pulzů
Název v anglickém jazyce: Selection of femtosecond laser pulses
Vedoucí / školitel: doc. RNDr. František Trojánek, Ph.D.
Zájemci:
Oponenti:
Konzultanti:
U pulzních laserů s vysokou opakovací frekvencí (řádově 1-100 MHz) je pro řadu optických měření nutno tuto frekvenci snížit. K tomu se
používá tzv. vydělovač pulzů (pulse selector). Základem jeho činnosti je akustooptický modulátor, který pomocí Braggovy difrakce je schopen
vydělovat pulzy s frekvencí 1 Hz - 4 MHz. Tím se časová vzdálenost mezi jednotlivými laserovými pulzy zvětší z nanosekund na
mikrosekundy či milisekundy.
Bakalářská práce bude s využitím femtosekundového laserového systému, jehož opakovací frekvence je 80 MHz, zaměřena na instalaci
vydělovače pulzů do experimentálního uspořádání, změření jeho vlastností a jeho optimalizaci. Závěrem budou provedeny měření časově
rozlišené luminiscence s vydělovačem pulzů.
Pulse Selector Model 3980, Spectra Physics, User's Manual.
R. Boyd, Nonlinear Optics, Academic Press, 2008.

Vypisování témat prací - Fyzikální sekce MFF UK

Transkript

Podobné dokumenty

obor Materiálová chemie

součástky integrované fotoniky - Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR

Nabídka témat studentských projektů

nanofyzika (nf)

stažení pdf

Teze - České vysoké učení technické v Praze

2002 - Podzimní škola pro středoškolské učitele

Akademický bulletin, rok 2014, číslo 5

ZÁKLADNÍ TERMODYNAMICKÉ VELIČINY A JEJICH MĚŘENÍ

Manuál k aplikaci Podání změny

Část IV. - Free Energy