|
|
Numerické modelování periodických struktur
Nešpor, Dušan ; Bartušek, Karel (oponent) ; Brančík, Lubomír (oponent) ; Fiala, Pavel (vedoucí práce)
Práce se zabývá zkoumáním dynamického elektromagnetického pole na periodických strukturách. Pozornost je zaměřena na tři hlavní typy rezonančních struktur, podle možnosti jejich využití. Prvním typem jsou materiály realizující záporný index lomu dopadajícího elektromagnetického vlnění. Druhým typem jsou struktury s postupnou změnou impedance, využitelné jako bezodrazové povrchy. Třetím typem jsou periodické struktury, které jsou schopné vhodným způsobem tvarovat rozložení elektromagnetického pole a umožňují realizaci magnetoinduktivní čočky pro nukleární magnetickou rezonanci. Analýza vlastností periodických rezonančních struktur byla provedena především pomocí numerických modelů využívajících metody konečných prvků v kombinaci s odvozením analytických vztahů a experimentálním měření nezářivé složky elektromagnetického pole. Práce obsahuje fyzikální popis základních elementů periodických rezonančních struktur. Fyzikální vlastnosti elementů byly detailně zkoumány pomocí numerické analýzy. V průběhu řešení disertační práce byla na základě dat získaných numerickou analýzou a experimentálním měřením navržena úprava nejpoužívanějších rezonančních struktur s cílem dosažení požadovaných vlastností. Dále bylo navrženo několik nových typů rezonančních elementů, rezonančních struktur a realizačních postupů. Ověření správnosti výsledků numerických analýz a fyzikálních vlastností realizovaných vzorků rezonančních struktur bylo provedeno pomocí navržené a realizované metody měření nezářivé složky elektromagnetického pole.
|
|
|
Návrh a realizace metamateriálové struktury
Kovaľová, Soňa ; Drexler, Petr (oponent) ; Nešpor, Dušan (vedoucí práce)
Práca sa zaoberá návrhom periodických rezonančných štruktúr, skúmaním ich vplyvu na okolité elektromagnetické pole a realizáciou magnetoinduktívnej šošovky s potenciálnym využitím pri zobrazovaní pomocou nukleárnej magnetickej rezonancie a jej kmitočtovým ladením variáciou rôznych parametrov. Na analýzu vlastností navrhovaných štruktúr bola použitá numerická metóda konečných prvkov v programe Ansys HFSS.
|
|
|
Fyzika metamateriálů
Láska, Martin ; Kalousek, Radek (oponent) ; Dub, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je věnována elektrodynamice metamateriálů, které mají současně zápornou permitivitu a permeabilitu. Je ukázáno, že takové prostředí je popsáno záporným indexem lomu, což má výrazné důsledky v oblasti optiky. Mezi ně patří zejména „opačný“ lom, který je demonstrován simulací interakce gaussovského monochromatického svazku s prostředím s indexem lomu v programu COMSOL Multiphysics. Dále je studováno šíření elektromagnetické energie v tomto prostředí: nejprve je ukázáno, že rychlost šíření elektromagnetické energie je rovna grupové rychlosti, která má opačný směr než rychlost fázová. Poté jsou zformulovány Fresnelovy vztahy ve tvaru, který je platný pro kladný i záporný index lomu.
|
|
|
Analýza elektromagnetické vlny na rozhraní heterogenního prostředí
Kadlec, Radim ; Lazar, Josef (oponent) ; Macháč, Jan (oponent) ; Kroutilová, Eva (vedoucí práce)
Práce se zabývá analýzou řešení poměrů na rozhraní vrstev s různými elektromagnetickými vlastnostmi s využitím důsledného teoretického odvození analytických vztahů. Problém řeší i pro vícenásobná rozhraní se zahrnutím efektu šíření elektromagnetické vlny s rozdílnou okamžitou rychlostí. Práce obsahuje přehled a formulaci základních vlastností metod používaných pro analýzu šíření elektromagnetické vlny, a to zejména paprskových modelů. V průběhu řešení disertační práce byly navrženy a ověřovány algoritmy pro analýzu složek elektromagnetického pole na souboru odlišných rovinných vrstevnatých materiálů. Algoritmus byl sestaven tak, aby bylo snadné vyhodnocovat všechny složky elektromagnetického pole v závislosti na rychlosti šíření vlny v heterogenním prostředí. Navržené algoritmy jsou porovnávány pomocí odlišných numerických metod pro modelování elektromagnetických vln na rozhraní materiálu. Byly porovnány složky elektromagnetického pole ve společných bodech modelu. Ve spojení s nástroji pro analýzu odezvy materiálu na zdroj spojitého signálu představují algoritmy doplňující nástroj pro návrh vrstevnatého materiálu. Návrh vrstevnatého materiálu umožňuje realizovat například bezodrazové plochy, bezodrazový přechod mezi prostředími a filtry jak pro optické, tak pro radiové kmitočty.
|
|
|
Návrh optických rezonátorů
Hubík, Daniel ; Nešpor, Dušan (oponent) ; Kadlec, Radim (vedoucí práce)
Bakalářská práce se věnuje analýze přerušených prstencových rezonátorů v THz oblastech. Simulace byly provedeny metodou konečných prvků a metodou konečných diferencí v časové oblasti. Nejprve byl vytvořen rezonátor pracující v oblasti GHz. Poté byl sledován posun rezonanční frekvence v závislosti na změně velikosti. V poslední kapitole byly přiřazeny rezonátoru reálné parametry vodivosti a permitivity. Ve výsledku byl vytvořen rezonátor, který pracoval na kmitočtu 500 THz. Všechny simulace byly prováděny v programech HFSS ANSYS a Lumerical FDTD Solutions.
|
|
|
Vliv polymeru na vlastnosti auxetických struktur připravených 3D tiskem
Zbíral, Roman ; Štaffová, Martina (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá metamateriálovými strukturami jako jsou optické, akustické a mechanické metamateriály, které mají svoje specifické vlastnosti. Dále se zabývá mechanickými vlastnostmi auxetických materiálů, podskupinou metamateriály, které mají speciální strukturu se záporným poissonovým poměrem. S mechanickým zatížením mění svoji hustotu či geometrii a při tahu se ihned netrhají ale spíše mění svoji vnitřní strukturu v závislosti na vnitřním uspořádání buněk daného auxetického materiálu. Většina těchto materiálů je vyráběna s pomocí 3D tiskáren, a tedy z polymerů, které sami o sobě jsou docela pružné a mají jistou mechanickou pevnost.
|
|
|
Magneto-optical study of the dynamic properties of magnetic nanostructures and nanostructured metamaterials
Flajšman, Lukáš ; Chumak, Andrii (oponent) ; Revelosona, Dafiné (oponent) ; Spousta, Jiří (vedoucí práce)
The magnonics is the novel research topic in magnetism concerned with the physics of spin waves. The magnonics has the potential to introduce novel devices for wave-based computing with low power consumption. During the fabrication process of the magnonic devices using common materials and fabrication techniques, we are left only with a minimum means of how to alter the inherent properties of the magnetic materials. This highly limits the usability or versatility of the structures. This work introduces a novel material to the magnonics. The unique and highly deterministic properties of the structures prepared by focused ion beam direct writing into the metastable iron layer are presented and partially exploited in a set of prototypical structures prepared in the system. The important parameters of the system are extracted from the measurement of the spin-wave dispersion by the means of the phase-resolved Brillouin light scattering method. The findings are supported by the micromagnetic simulations and by using the analytical models. Three sets of novel magnonic devices that exploit the unique properties of the system are presented and tested.
|
|
|
Vliv materiálu a technologie 3D tisku na vlastnosti auxetických struktur
Kuchtová, Štěpánka ; Žídek, Jan (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá chováním auxetických struktur, důraz je kladen zejména na vliv typu 3D tiskárny, materiálu filamentu a počtu jednotkových buněk na deformační odezvu auxetik. Vzorky byly připraveny na dvou tiskárnách s přímým a s bowdenovým extrudérem, z materiálů polyethylentereftalát glykol (PET-G) a termoplastický polyetherový polyuretan (TPU). Připravené struktury byly podrobeny statické zkoušce v tlaku v průběhu které, byly pořízeny video záznamy deformace zkušebních těles, z nichž byl následně vyhodnocen Poissonův poměr a změna relativní porozity vzorků. Pro vyhodnocení Poissonova poměru a porozity byla v programovacím jazyku Python napsána vyhodnocovací aplikace aplikace. Typ 3D tiskárny se na vlastnostech připravených auxetických struktur projevil významně. Vzorky připravené tiskárnou s bowdenovým extrudérem dosahovaly nižších hodnot tuhosti a meze kluzu a vyšších hodnot Poissonova poměru ve srovnání se vzorky připravenými tiskárnou s přímým extrudérem. Dále byl zkoumán vliv celkového počtu jednotkových buněk a vliv materiálu s nízkým (TPU) a vysokým (PET-G) modulem pružnosti na auxetické chování. V případě flexibilního TPU bylo pozorováno, že vzorky s menším počtem jednotkových buněk se chovají houževnatěji, přičemž v případě tuhého PET-G je tomu naopak. Zároveň byla věnována pozornost deformační odezvě jednotlivých buněk v rámci vzorku, kdy TPU vykazovalo odlišný mechanismus deformačního chování než PET-G. To se projevilo odlišnou prostorovou distribucí auxetického chování v rámci připravených těles.
|
|
|
Vliv polymeru na vlastnosti auxetických struktur připravených 3D tiskem
Zbíral, Roman ; Štaffová, Martina (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá metamateriálovými strukturami jako jsou optické, akustické a mechanické metamateriály, které mají svoje specifické vlastnosti. Dále se zabývá mechanickými vlastnostmi auxetických materiálů, podskupinou metamateriály, které mají speciální strukturu se záporným poissonovým poměrem. S mechanickým zatížením mění svoji hustotu či geometrii a při tahu se ihned netrhají ale spíše mění svoji vnitřní strukturu v závislosti na vnitřním uspořádání buněk daného auxetického materiálu. Většina těchto materiálů je vyráběna s pomocí 3D tiskáren, a tedy z polymerů, které sami o sobě jsou docela pružné a mají jistou mechanickou pevnost.
|
|
|
Magneto-optical study of the dynamic properties of magnetic nanostructures and nanostructured metamaterials
Flajšman, Lukáš ; Chumak, Andrii (oponent) ; Revelosona, Dafiné (oponent) ; Spousta, Jiří (vedoucí práce)
The magnonics is the novel research topic in magnetism concerned with the physics of spin waves. The magnonics has the potential to introduce novel devices for wave-based computing with low power consumption. During the fabrication process of the magnonic devices using common materials and fabrication techniques, we are left only with a minimum means of how to alter the inherent properties of the magnetic materials. This highly limits the usability or versatility of the structures. This work introduces a novel material to the magnonics. The unique and highly deterministic properties of the structures prepared by focused ion beam direct writing into the metastable iron layer are presented and partially exploited in a set of prototypical structures prepared in the system. The important parameters of the system are extracted from the measurement of the spin-wave dispersion by the means of the phase-resolved Brillouin light scattering method. The findings are supported by the micromagnetic simulations and by using the analytical models. Three sets of novel magnonic devices that exploit the unique properties of the system are presented and tested.
|
host ::
RSS.