Modelování pasivních a aktivních optických periodických struktur

This thesis deals with the development of new approaches for modelling of multilayers with active dipole layers and 1D lamellar gratings. The rigorous coupled wave algorithm (RCWA) is used for modelling of periodic gratings and models of active dipole layers are based upon $4 \times 4$ matrix formalism suitable for modelling of spin-polarized light emitting diodes (spin-LEDs) and vertical-cavity surface-emitting lasers (spin-VCSELs). To enable the combination of these two approaches a new formalism for modelling of incoherent propagation in periodic structures based on coherence/Mueller matrices is introduced and it is demonstrated on the structure of flexible diffraction components that include thick layers. Models of active dipole layers are then expressed using the same formalism that enables the integration of both periodic and active layers in the same model.Tato diplomová práce se zabývá vývojem nových přístupů k modelování anisotropních vrstevnatých struktur obsahující aktivní vrstvy a periodické laterální 1D mřížky. K modelování periodických mřížek je použita metody vázaných vidů (RCWA) a modely zdrojových vrstev vycházejí ze $4 \times 4$ maticového formalismu vhodného k modelování spin-polarizovaných elektroluminiscenční diod (spin-LEDs) a spinových laserů s vertikální uspořádáním (spin-VCSELs). Pro umožnění kombinace těchto dvou přístupů je vyvinut nový formalismus k modelování šíření nekoherentního světla v periodických strukturách založený na koherenčních/Muellerových maticích, který je demonstrován na struktuře flexibilních difrakčních komponent obsahující tlusté vrstvy. Modely zdrojových struktur jsou poté vyjádřeny pomocí stejného formalismu, který zahrnuje nekoherentní procesy a umožňuje integraci periodických i zdrojových vrstev v rámci jednoho modelu.9360 - Centrum nanotechnologiívýborn

Elipsometrie Muellerovy matice speciálních vzorků

Import 02/11/2016The bachelor thesis deals with use of Mueller matrix Ellipsometry for characterization of special samples. It involves experimental measurement using RC2 Woollam ellipsometer and subsequental data analysis using CompleteEase software. Three types of samples are analyzed in this thesis, Au/Cr multilayer on a glass substrate, Sn thing layers 10, 20, 50 and 110 nm thick on a glass substrate and nonlinear BBO crystal. To characterize measured samples special techniques of Mueller matrix Ellipsometry had to be understood, like measurement using glass-side illumination, simultaneous t of several dierent data sets and measurement and modeling of anisotropic samples. As a result of this thesis, the optical models characterizing samples` behaviour were constructed and the dielectric functions of Au and Sn were described.Tato bakalářská práce se zabývá použitím Elipsometrie Muellerových matic k charakterizaci speciálních vzorků. To zahrnuje měření na elipsometru RC2 Woollam a následné zpracování naměřených dat v softwaru CompleteEase. V této práci jsou zkoumány 3 typy vzorků a to systém tenkých vrstev Au/Cr na skleněném substrátu, vzorky Sn vrstev o tloušťkách 10, 20, 50 a 110 nm na skleněném substrátu a anizotropický BBO krystal. K charakterizaci vzorků bylo potřeba zvládnutí speciálních technik Elipsometrie Muellerových matic, jako je měření odrazem skrze substrát, analýza simultánním fitem dat z několika různých měření a měření a modelování anizotropických vzorků. Výsledkem práce je vytvoření optických modelů popisujících chování vzorků a popis dielektrických funkcí Au a Sn.717 - Katedra fyzikyvýborn

Spin-VCSELs with local optical anisotropies: Toward terahertz polarization modulation

We present a semiclassical model for spin-injected vertical-cavity surface-emitting lasers (spin-VCSELs) with local optical anisotropies. Particular focus is put on highly anisotropic spin lasers with broad application potential. A generalized matrix formalism for extraction of the laser modes is introduced, which enables us to calculate the spatial distribution of vectorial modes in arbitrary spin-VCSELs. The time dependence of such laser modes is further studied by means of the generalized coupled-mode theory, which is the natural anisotropic generalization of the conventional mode-decomposition approach. We use the circularly polarized optical modes as the basis for coupled-mode theory, which leads to extension of the well-known spin-flip model. In contrast to the conventional spin-flip model, the only input parameters are the geometric and local optical properties of the multilayer structure and properties of the gain media. The advantages of the theory are demonstrated in the design and optimization of spin-VCSEL structures with a high-contrast grating. We show that the proposed structures can be used for (i) polarization modulation in the terahertz range with tremendous applications for future ultrafast optical communication and (ii) as prospective compact terahertz sources.Web of Science151art. no. 01404