|
|
Semianalytical approach to simulations in nanophotonics
Hrtoň, Martin ; Hohenester, Ulrich (referee) ; Aizpurua, Javier (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Numerické simulace se staly nedílnou součástí procesu navrhování v nanofotonice, což nevyhnutelně vedlo k vývoji softwaru specializovaného pro tento úkol. Ačkoli je zde celá řada komerčně dostupných produktů, mnohé aplikace vyžadují datovou analýzu, která překračuje standardní výbavu těchto nástrojů. Zpracování výsledků simulací je těžištěm této práce, kdy důraz je kladen zejména na vývoj semianalytických modelů ušitých na míru jednotlivým experimentům. Spolu s lepší shodou mezi teorií a měřeními tyto modely poskytují také cenný vhled do studovaných fyzikálních procesů. Hlavní část této práce je věnována plazmonicky zesílené elektronové paramagnetické rezonanci (PE EPR), nové metodě využívající kovové antény pro zesílení interakce mezi zářením a materiály s magnetickými přechody mezi spinovými stavy. Jsou zde objasněny základní principy řídící tento jev a představen model umožňující rychlou optimalizaci polí antén pro PE EPR spektroskopii tenkých vrstev. Zvláštní pozornost je pak věnována roli indukovaného proudu a možnostem, které nabízí při projekcích do dalekého pole nebo počítání elektromagnetické interakce mezi objekty. Toto je dále demonstrováno na několika aplikacích, jmenovitě fázovém zobrazování metapovrchů pomocí koherencí řízeného holografického mikroskopu, designu optického prvku pro generování pole svazků na bázi metapovrchu a multipólové analýze elektromagnetických vln emitovaných objekty nacházejícími se uvnitř multivrstvy.
|
|
|
Modelling electron energy-loss spectra of vanadium dioxide nanostructures
Kabát, Jiří ; Křápek, Vlastimil (referee) ; Konečná, Andrea (advisor)
This thesis concerns the characterization of optical modes in vanadium dioxide (VO2) nanostructures, mainly by simulating numerically electron energy loss spectroscopy (EELS) intensity. Among the studied optical modes, there are plasmons, phonons and Mie-type resonances, for which we performed a literature review. VO2 undergoes a phase transition when reaching a temperature of about 67 °C from the insulating phase to the metallic phase. This phase transition is connected to significant changes in optical properties, which offer potential uses in nanophotonics. The main part of the thesis is devoted to numerical simulations, which were firstly performed for thin VO2 slabs and then for VO2 nanoparticles. In simulations of VO2 nanoparticles in the metallic phase, we observed electron energy losses caused by plasmons and localized surface plasmons, which were then characterized and imaged by spacedependent EELS maps. In nanoparticles in the insulating phase, losses caused by phonon excitations and material absorption were observed. A new kind of loss contribution was observed for some geometries, potentially related to the Mie-type resonances.
|
|
|
Measurement of resonant properties of plasmonic nanostructures in transmission and reflection mode of far-field spectroscopy
Klement, Robert ; Brzobohatý, Oto (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Far-field optical spectroscopy allows for measurement of plasmonic resonances on metallic nanostructures of various shapes and sizes when illuminated by continuous light. Employing dark-field microscopy makes it possible to measure scattering on a localised plasmon excited on a single, isolated nanostructure. For the purpose of these measurements an apparatus based on commercial dual microscope system Nanonics has been put together. Experiments carried out during work on this thesis have shown a great sensitivity of the apparatus in its present form, allowing to measure a plasmonic resonance of a single nanoparticle. Proposed improvements of the apparatus should lead to even greater sensitivity and precision of measurements in the near future.
|
|
|
Outcoupling of 2D material photoluminescence into nanowire waveguides
Królikowski, David ; Nebojsa, Alois (referee) ; Ligmajer, Filip (advisor)
Modern electronic devices that utilize information about the position of particles in a band structure instead of their electric charge for information transmission have been a subject of rising popularity. One of these devices is represented by an interface that combines transition metal dichalcogenides (TMDC) monolayers with waveguides, aiming to achieve directional coupling of electromagnetic waves. Current efforts to enhance the directionality efficiency are necessary steps towards practical implementation. This diploma thesis focuses on the fabrication and characterization of a new, more efficient model of the described device.
|
|
|
Modelling electron energy-loss spectra of vanadium dioxide nanostructures
Kabát, Jiří ; Křápek, Vlastimil (referee) ; Konečná, Andrea (advisor)
This thesis concerns the characterization of optical modes in vanadium dioxide (VO2) nanostructures, mainly by simulating numerically electron energy loss spectroscopy (EELS) intensity. Among the studied optical modes, there are plasmons, phonons and Mie-type resonances, for which we performed a literature review. VO2 undergoes a phase transition when reaching a temperature of about 67 °C from the insulating phase to the metallic phase. This phase transition is connected to significant changes in optical properties, which offer potential uses in nanophotonics. The main part of the thesis is devoted to numerical simulations, which were firstly performed for thin VO2 slabs and then for VO2 nanoparticles. In simulations of VO2 nanoparticles in the metallic phase, we observed electron energy losses caused by plasmons and localized surface plasmons, which were then characterized and imaged by spacedependent EELS maps. In nanoparticles in the insulating phase, losses caused by phonon excitations and material absorption were observed. A new kind of loss contribution was observed for some geometries, potentially related to the Mie-type resonances.
|
|
|
Semianalytical approach to simulations in nanophotonics
Hrtoň, Martin ; Hohenester, Ulrich (referee) ; Aizpurua, Javier (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Numerické simulace se staly nedílnou součástí procesu navrhování v nanofotonice, což nevyhnutelně vedlo k vývoji softwaru specializovaného pro tento úkol. Ačkoli je zde celá řada komerčně dostupných produktů, mnohé aplikace vyžadují datovou analýzu, která překračuje standardní výbavu těchto nástrojů. Zpracování výsledků simulací je těžištěm této práce, kdy důraz je kladen zejména na vývoj semianalytických modelů ušitých na míru jednotlivým experimentům. Spolu s lepší shodou mezi teorií a měřeními tyto modely poskytují také cenný vhled do studovaných fyzikálních procesů. Hlavní část této práce je věnována plazmonicky zesílené elektronové paramagnetické rezonanci (PE EPR), nové metodě využívající kovové antény pro zesílení interakce mezi zářením a materiály s magnetickými přechody mezi spinovými stavy. Jsou zde objasněny základní principy řídící tento jev a představen model umožňující rychlou optimalizaci polí antén pro PE EPR spektroskopii tenkých vrstev. Zvláštní pozornost je pak věnována roli indukovaného proudu a možnostem, které nabízí při projekcích do dalekého pole nebo počítání elektromagnetické interakce mezi objekty. Toto je dále demonstrováno na několika aplikacích, jmenovitě fázovém zobrazování metapovrchů pomocí koherencí řízeného holografického mikroskopu, designu optického prvku pro generování pole svazků na bázi metapovrchu a multipólové analýze elektromagnetických vln emitovaných objekty nacházejícími se uvnitř multivrstvy.
|
|
|
Measurement of resonant properties of plasmonic nanostructures in transmission and reflection mode of far-field spectroscopy
Klement, Robert ; Brzobohatý, Oto (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Far-field optical spectroscopy allows for measurement of plasmonic resonances on metallic nanostructures of various shapes and sizes when illuminated by continuous light. Employing dark-field microscopy makes it possible to measure scattering on a localised plasmon excited on a single, isolated nanostructure. For the purpose of these measurements an apparatus based on commercial dual microscope system Nanonics has been put together. Experiments carried out during work on this thesis have shown a great sensitivity of the apparatus in its present form, allowing to measure a plasmonic resonance of a single nanoparticle. Proposed improvements of the apparatus should lead to even greater sensitivity and precision of measurements in the near future.
|
guest ::
