|
|
Modelling of Pulse Propagation in Nonlinear Photonic Structures
Sterkhova, Anna ; Richter, Ivan (referee) ; Samek, Ota (referee) ; Petráček, Jiří (advisor)
V současnosti jsme svědky stále zvyšujících se nároku na rychlost přenosu a zpracování signálu a kapacitu pamet’ových zařízení. Proto se pozornost výzkumných pracovníku zaměřuje k plně optickým zařízením, která by mohla splnit zmíněné požadavky. Jednou z intenzívně zkoumaných možností je využití mikroprstencových optických rezonátoru. Při výzkumu je nutné využít numerických metod, které simulují šíření optického záření v dané struktuře. K tomuto účelu existuje celá rada metod, které se liší v efektivitě výpočtu, použitých aproximacích, i možnostech použití. Cílem této práce bylo vyvinout dvě jednoduché a praktické numerické metody pro modelování šíření pulzního záření v nelineárních vlnovodných strukturách. Přítom bylo požadováno, aby, na rozdíl od obecně známé a často využívané metody konečných diferencí v časové oblasti (FD-TD), bylo možné metody snadno aplikovat při studiu nelineárních struktur založených na mikroprstencových rezonátorech. Proto vyvinuté metody používají některé aproximace, zejména aproximaci pomalu proměnné obálky. Výhodou metod je vysoká rychlost a skromné požadavky na výpočetní zdroje. Obě metody vycházejí ze zkutečnosti, že naprostá většina nelineárních struktur založených na mikroprstencových rezonátorech se skládá ze dvou základních prvku: obyčejných vlnovodu a vlnovodných vazebních clenu. První metoda řeší vázané parciální diferenciální rovnice, které popisují šíření obálky pulzu ve struktuře. Přitom je použito tzv. „up-wind“ schéma vhodné pro parciální diferenciální rovnice popisující šíření vln. Druhá metoda vychází z první; rozdíl je v popisu vazby mezi dvěma vlnovody. Pokud se v první metodě uvažuje realistická vazba rozložená na určité délce, pak druhá metoda je založena na představě vazby nacházející se v jednom místě. Díky tomu je možné integrovat příslušné rovnice a dosáhnout výrazného urychlení výpočtu. Kvazianalytický charakter druhé metody umožňuje dále snadnou klasifikaci různých typu ustálených řešení. Vzhledem k těmto vlastnostem byla druhá metoda využita k výzkumu samovolné generace optických pulzu ve strukturách skládajících se z vázaných prstencových rezonátoru. Obě metody, které byly vyvinuty během této práce, představují rychlé a fyzikálně názorné alternativy k metodě FD-TD, a tak lze očekávat, že mohou hrát důležitou roli při výzkumu nelineárních vlnovodných struktur.
|
|
|
Calculations of nanocrystalline diamond-covered waveguides based on amorphous silicon
Jirásek, Vít ; Prajzler, Václav ; Remeš, Zdeněk
Nanocrystalline diamond (NCD) coatings on planar waveguides (WG) in the IR region allow to design optical sensors sensitive to absorbers like proteins or other biomolecules. In this contribution, we present a 2D model of a multi-layer WG developed under FEM (finite element method) simulation software Comsol Multiphysics. The model is based on the modified wave equation solved in the frequency domain and includes optical absorption. It was found that for the single-mode WG working in the narrow region of 1550-2000 nm the silicon thickness must be 150-320 nm. It was found that in order to keep a reasonable signal attenuation, the NCD film must be prepared with the optical absorption coefficient lower than 10 cm-1, being a rather challenging task. Dependencies of the signal attenuation on the NCD film thickness, absorbing layer height, its absorption coefficient and exciting wavelengths are presented.\n
|
|
|
Modelling of Pulse Propagation in Nonlinear Photonic Structures
Sterkhova, Anna ; Richter, Ivan (referee) ; Samek, Ota (referee) ; Petráček, Jiří (advisor)
V současnosti jsme svědky stále zvyšujících se nároku na rychlost přenosu a zpracování signálu a kapacitu pamet’ových zařízení. Proto se pozornost výzkumných pracovníku zaměřuje k plně optickým zařízením, která by mohla splnit zmíněné požadavky. Jednou z intenzívně zkoumaných možností je využití mikroprstencových optických rezonátoru. Při výzkumu je nutné využít numerických metod, které simulují šíření optického záření v dané struktuře. K tomuto účelu existuje celá rada metod, které se liší v efektivitě výpočtu, použitých aproximacích, i možnostech použití. Cílem této práce bylo vyvinout dvě jednoduché a praktické numerické metody pro modelování šíření pulzního záření v nelineárních vlnovodných strukturách. Přítom bylo požadováno, aby, na rozdíl od obecně známé a často využívané metody konečných diferencí v časové oblasti (FD-TD), bylo možné metody snadno aplikovat při studiu nelineárních struktur založených na mikroprstencových rezonátorech. Proto vyvinuté metody používají některé aproximace, zejména aproximaci pomalu proměnné obálky. Výhodou metod je vysoká rychlost a skromné požadavky na výpočetní zdroje. Obě metody vycházejí ze zkutečnosti, že naprostá většina nelineárních struktur založených na mikroprstencových rezonátorech se skládá ze dvou základních prvku: obyčejných vlnovodu a vlnovodných vazebních clenu. První metoda řeší vázané parciální diferenciální rovnice, které popisují šíření obálky pulzu ve struktuře. Přitom je použito tzv. „up-wind“ schéma vhodné pro parciální diferenciální rovnice popisující šíření vln. Druhá metoda vychází z první; rozdíl je v popisu vazby mezi dvěma vlnovody. Pokud se v první metodě uvažuje realistická vazba rozložená na určité délce, pak druhá metoda je založena na představě vazby nacházející se v jednom místě. Díky tomu je možné integrovat příslušné rovnice a dosáhnout výrazného urychlení výpočtu. Kvazianalytický charakter druhé metody umožňuje dále snadnou klasifikaci různých typu ustálených řešení. Vzhledem k těmto vlastnostem byla druhá metoda využita k výzkumu samovolné generace optických pulzu ve strukturách skládajících se z vázaných prstencových rezonátoru. Obě metody, které byly vyvinuty během této práce, představují rychlé a fyzikálně názorné alternativy k metodě FD-TD, a tak lze očekávat, že mohou hrát důležitou roli při výzkumu nelineárních vlnovodných struktur.
|
|
| |
|
|
Optical properties of the GaN on sapphire
Skalský, Miroslav ; Janta, Jiří ; Čtyroký, Jiří ; Stejskal, J. ; Hüttel, I.
The method of mode spectroscopy was used to measure optical properties of epitaxial layers of gallium nitride (GaN) deposited onto the sapphire substrate. The results of the measurement of the layer thickness, refractive indices, and the attenuation of guided modes at the wavelengths of 632.8 nm and 781 nm are presented. From experimental values of attenuation of different guided modes, the contributions of bulk absorption and scattering at the interfaces of the layer to the total optical loss in the waveguide are determined.
|
|
|
Novel photonic stuctures for integrated optics
Čtyroký, Jiří
Two perspective construction principles of modern integrated-optical circuits are briefly described: systems based on microresonators as basic building blocks, and integrated-optic structures utilising two-dimensional photonic crystals in optical waveguides. Both approaches are nowadays in the centre of attention of leading research laboratories for their pertinent potential of mass production of integrated-optical structure for junctions and terminals of high-capacity optical communication systems.
|
|
| |
|
| |
|
| |
|
| |
guest ::
