|
|
Modelling of Pulse Propagation in Nonlinear Photonic Structures
Sterkhova, Anna ; Richter, Ivan (oponent) ; Samek, Ota (oponent) ; Petráček, Jiří (vedoucí práce)
The demand for more effective data-storage and faster signal processing is growing with every day. That is why the attention of the scientists is focused on the all-optical devices, which can improve the above mentioned requirements. Microring optical resonators are among the state of art devices, that are under consideration. There is a variety of numerical techniques to simulate processes occurring while the optical signal propagates in the microring resonator structure. They differ in its calculation effectivity, used approximations and possibilities of application. The aim of this work was to develop two simple and practical numerical methods for simulation of pulse propagation in nonlinear waveguide structures. It was also demanded, that opposed to the commonly known and frequently used finite-difference time-domain (FD-TD) method, the newly developed techniques could be easily applicable for the study of nonlinear structures based on microring resonators. That is why developed methods use some approximations, namely the slowly varying envelope approximation. The methods advantage is high speed and low requirements of computational resources. Both techniques are based on observation that waveguide structures that use microring optical resonators can be considered as composed of single waveguides and waveguide couplers. The first numerical technique solves coupled partial differential equations, which describe pulse envelope propagation in the structure. This method uses the “up-wind” scheme, which is suitable for the partial differential equations that describe the wave propagation. The second developed technique is derived from the first one. The difference between methods is in the treatment of the coupling between two waveguides. If in the first method the coupling is considered as the real one, distributed on the given length, in the second method the coupling is considered to be concentrated in one point. Due to this approximation it is possible to integrate the appropriate equations and achieve significant increase of calculation speed. Quasianalytical character of the second method enables also easy identification of different types of steady-state solutions. Due to these properties the second method was used to study spontaneous generation of optical pulses in the structures, consisting of coupled ring resonators. Both methods, which were developed during this work, represent fast and physically illustrative alternatives to the FD-TD, so it can be expected that these methods can play an important role during the research of nonlinear waveguide structures.
|
|
|
Studium optických vlastností organických materiálů pro nelineárně optické aplikace
Hrbková, Silvie ; Hrabal, Michal (oponent) ; Vala, Martin (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá vývojem metody pro stanovování dvoufotonových absorpčních parametrů a její následnou aplikací na nových látkách. V teoretické části jsou popsány děje dvoufotonové absorpce, nejpoužívanější metody ke stanovování dvoufotonových průřezů, podpořená rešerší v oblasti dosud zkoumaných molekul. Molekuly, kterými se tato práce zabývá jsou Rhodamin B a Rhodamin 6G, které jsou použity jako standardy pro vytvoření metodiky měření a ověření vyvinuté metody. Dále jsou zkoumány čtyři deriváty Diketopyrrolopyrrolů (U24, U37, U49 a U50) v roztocích DMSO, toluenu, acetonu a~chloroformu. Pro všechny látky byly experimentálně zjištěny základní optické vlastnosti - absorpční a emisní spektra. Dvoufotonové absorpční charakteristiky se podařilo získat pomocí pikosekundového laseru a~metody měření dvoufotonově excitované fluorescence (TPEF). Srovnáním zjištěných TPA průřezů a TPA spekter Rhodaminu B a Rhodaminu 6G s publikovanými daty se podařilo ověřit vytvořenou metodiku. Dále se práce zaměřuje na absorpční a emisní solvatační děje vybraných nových Diketopyrrolopyrrolů, z kterých lze usuzovat jejich dvoufotonové vlastnosti. Nakonec jsou v práci diskutována TPA spektra těchto nových chromoforů. Výsledkem práce je vyvinutá metoda měření dvoufotonových vlastností připravená pro budoucí využití. Dosažené výsledky umožňují další rozsáhlejší zkoumání molekul za použití naměřených standardů Rhodaminu B a 6G a navázání na průzkum vlastností Diketopyrrolopyrrolů.
|
|
|
Nové molekulární materiály pro optické aplikace - syntéza a studium solí 5-aminotetrazolu
Pospíšil, Stanislav ; Zábranský, Martin (vedoucí práce) ; Tyrpekl, Václav (oponent)
Název práce: Nové molekulární materiály pro optické aplikace - syntéza a stu- dium solí 5-aminotetrazolu Autor: Stanislav Pospíöil Katedra: Katedra anorganické chemie Vedoucí bakalá ské práce: Mgr. Martin Zábransk˝, Ph.D., Katedra anorga- nické chemie Konzultanti: Prof. RNDr. Ivan N mec, Ph.D., RNDr. Irena Matulková, Ph.D. Abstrakt: Nelineární optika je v sou asnosti d leûit˝m oborem pro rozvoj oblastí jako je nap íklad laserová fyzika nebo telekomunikace, jejíû pochopení je zásad- ní pro v˝voj nov˝ch technologií. K jejímu rozvoji m ûe napomoci i zkoumání vybran˝ch krystalick˝ch materiál , jako jsou nap íklad soli obsahující kationty a anionty odvozené od polarizovateln˝ch organick˝ch molekul, které mohou vykazo- vat zásadní vlastnosti pro nelineární optiku. Tato bakalá ská práce je na p ípravu krystalick˝ch forem t chto slou enin zam ena. Jedná se o soli 5-aminotetrazolu s jednoduch˝mi, na dusík bohat˝mi bázemi. Biguanidium 5-aminotetrazolát, gua- nidinium 5-aminotetrazolát a aminoguanidinium 5-aminotetrazolát byly p ipra- veny a dále charakterizovány. Na tyto slou eniny, jiû d íve popsané v literatu e, byly aplikovány metody vibra ní spektroskopie dopln né o nukleární magnetic- kou rezonanci a práökovou difrakci. Pro dv posledn jmenované soli, byla nov vy eöena jejich struktura z dat difrakce rtg. zá ení...
|
|
|
Novel materials for NLO applications based on guanidine derivatives - crystal engineering and detailed characterisation
Kohúteková, Soňa ; Němec, Ivan (vedoucí práce) ; Kalbáč, Martin (oponent) ; Vlčková, Blanka (oponent)
Název práce: Nové materiály pro NLO aplikace vycházející z derivátů guanidinu - krystalové inženýrství a detailní charakterizace Autor: Mgr. Soňa Kohúteková Katedra: Katedra anorganické chemie Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Ivan Němec, Ph.D. Abstrakt: Tato disertační práce je zaměřena na přípravu a charakterizaci nových sloučenin pro potenciální aplikace v nelineární optice (NLO). Jako nositelé NLO vlastností byly na základě slibných hodnot hyperpolarizability získaných kvantově chemickými výpočty vybrány čtyři molekuly obsahující guanidiniový fragment - aminoguanidin, diaminoguanidin, N-guanidin-formamid a 1H-pyrazol-karboxamidin. Experimentální práce byla rozdělena do dvou hlavních směrů přípravy nových krystalických materiálů - příprava tzv. metal-organic frameworks (MOF) a příprava molekulárních krystalů. V první skupině studovaných materiálů se očekávalo, že cílové molekuly budou obsazovat dutiny struktur tvořených mravenčanovými anionty koordinovanými na kationty kovů. Ve druhé skupině, tj. molekulárních krystalech, byla využita kokrystalizace nosičů NLO vlastností s vybranými anorganickými anionty, aby se zabránilo tvorbě centrosymetrických dimerů bází a bylo dosaženo požadovaného krystalového uspořádání. Připravené materiály byly charakterizovány především pomocí vibrační spektroskopie a...
|
|
|
Příprava a charakterizace krystalických materiálů - soli N-guanylglycinia a guanidinia
Skopalík, Jiří ; Matulková, Irena (vedoucí práce) ; Zákutná, Dominika (oponent)
Obsahem předkládané bakalářské práce je příprava a studium nových solí vznikajících v systémech N-guanylglycin - anorganická kyselina a guanidin - kyselina amidosírová jako nových materiálů s potenciálním využitím v nelineární optice. Přípravené krystalické soli, tj. chlorid, dvojice hydrogenfosforitanů a dihydrát síranu N-guanylglycinia spolu s amidosíranem guanidinia byly charakterizovány metodami vibrační spektroskopie (infračervená a Ramanova) a RTG difrakce (monokrystalová i prášková). Pro předběžný odhad nelineárních optických vlastností a pro interpretaci vibračních projevů N-guanylglycinia byly provedeny kvantově-chemické výpočty. Na závěr byla u připravených necentrosymetrických hydrogenfosforitanů N-guanylglycinia měřena účinnost generování druhé harmonické frekvence na práškových vzorcích.
|
|
|
Calculation of vibrational SFG spectra from molecular dynamics simulations
MUSIL, Patrik
In this thesis, implementation of calculation vibrational Sum-Frequency Generation (SFG) spectra from classical molecular simulations of aqueous solutions in the O-H vibrations region is presented. The key part of the thesis was significant improvement of the original codes used by the group of Prof. Marie-Pierre Gaigeot to post-process ab initio molecular dynamics trajectories to predict vibrational SFG spectra and apply it to classical molecular dynamics simulations. Particular attention was paid to modifying and optimizing the code for processing much larger systems (number of molecules) and much longer trajectories (longer simulation times), allowing to take advantage of classical simulations to work on larges scales than the ab initio simulations. The code also integrates calculations of contributions from water O-H bonds and surface hydroxyls. As a new feature, calculation of cross-correlations among molecules was implemented. The performance of the resulting codes is verified and the influence of classical molecular simulation parameters, as well as parameters entering the SFG spectra calculations, on the calculated vibrational SFG spectra is studied for fluorite/water interface.
|
|
|
Příprava a charakterizace nových molekulárních materiálů pro nelineární optiku
Mathauserová, Jana ; Němec, Ivan (vedoucí práce) ; Nižňanský, Daniel (oponent)
Obsahem předkládané bakalářské práce je studium sloučenin biuretu a 2 aminopyrimidinu s ohledem na přípravu nových materiálů vhodných pro využití v nelineární optice. Primární snahou první části práce bylo připravit soli či adukty biuretu s anorganickými i organickými kyselinami, případně s močovinou nebo biguanidem. V druhé části práce byla pozornost věnována hledání nových solí 2 aminopyrimidinu, a také hlubší charakterizaci dříve připravených materiálů. Připravené materiály byly studovány především pomocí metod vibrační spektroskopie a RTG difrakce. V práci byly také využity kvantově-chemické výpočty pro odhad nelineárních optických vlastností vybraných molekul a také pro interpretaci vibračních spekter. U vybraných materiálů byla na závěr studována účinnost generování druhé harmonické frekvence na práškových vzorcích.
|
|
|
Studium nových materiálů pro generování druhé harmonické frekvence
Brajer, Martin ; Němec, Petr (vedoucí práce) ; Žídek, Karel (oponent)
V této bakalářské práci se zabýváme studiem optických vlastností materiálů cíleně připravovaných pro účinné generování druhé harmonické frekven- ce (SHG) pro použití v optoelektronice. Konkrétně jde o měření první hyperpo- larizibility. Využívat budeme nekoherentního jevu, hyper-Rayleighova rozptylu. Vzhledem k nekoherentnosti tohoto jevu je efekt velmi slabý. Je třeba použít silný zdroj světla, pulzní laser a citlivé detekční zařízení, fotonásobič. Vzorky se připravují ve spolupracujících chemických laboratořích Přírodovědecké fakul- ty Univerzity Karlovy v Praze. Dále nás bude zajímat zastoupení dvoufotonové fluorescence ve výsledné intenzitě, kvůli zaměnitelnosti s SHG.
|
|
|
Příprava a studium nových krystalických materiálů pro nelineární optiku odvozených od dusíkatých heterocyklů
Kloda, Matouš ; Němec, Ivan (vedoucí práce) ; Schwendt, Peter (oponent) ; Holubová, Jana (oponent)
Předkládaná disertační práce je zaměřena na přípravu a charakterizaci nových krystalických materiálů s potenciálem pro uplatnění v nelineární optice (NLO). Primárním cílem práce byla příprava nových krystalických solí a aduktů (kokrystalů) vybraných dusíkatých heterocyklů s řadou organických a anorganických kyselin. Na základě předchozího studia a kvantově-chemických výpočtů byly jako nositelé NLO vlastností vybrány následující výchozí heterocykly: 2-aminopyrimidin, 4-aminopyrimidin, 5-aminopyrimidin, 3-amino-1,2,4- triazin a 3-amino-5,6-dimethyl-1,2,4-triazin. Připravené materiály byly charakterizovány zejména metodami RTG difrakce a vibrační spektroskopie a vibrační spektra byla interpretována na základě kvantově-chemických výpočtů. První oblast studia v předkládané práci představují systémy založené na aminopyrimidinech. V případě 2-aminopyrimidinu bylo finalizováno předchozí studium naší skupiny zaměřené na anorganické soli a kokrystaly. Byla dokončena charakterizace dvojice kokrystalů s kyselinou boritou. V případě 4-aminopyrimidinu bylo připraveno a charakterizováno 13 nových krystalických materiálů a v případě 5-aminopyrimidinu byl připraven a charakterizován pouze jeden produkt - adukt s kyselinou jantarovou. Druhou oblast studia představují systémy založené na 3-amino-1,2,4-triazinu a jeho...
|
|
|
Ultrarychlé vysoce nelineární procesy v diamantu
Zukerstein, Martin ; Trojánek, František (vedoucí práce) ; Kloz, Miroslav (oponent) ; Kužel, Petr (oponent)
Intenzivní několika-cyklové laserové pulsy dokáží při interakci s transparentní pevnou látkou výrazně ovlivnit její vlastnosti. Tyto procesy odehrávající se na femtosekundových časových škálách můžeme studovat pomocí ultrarychlých spektroskopických metod. Tato disertační práce se zabývá vysoce nelineárními procesy v diamantu. Při interakci s krystalickým diamantem jsme pozorovali silné nelineární rozšíření spektra vlivem automodulace fáze, což nám umožnilo vytvořit jednoduchou metodu pro kompresi pulsů vycházejících z laserového oscilátoru. Současně byla pozorována silně nelineární pětifotonová absorpce, u které jsme zjistili výraznou anizotropii a závislost na polarizačním stavu. Pomocí dvousvazkových experimentů typu excitace a sondování jsme představili studium anharmonických jevů v dynamice koherentních fononů v diamantu a dále jsme vytvořili zcela novou techniku detekce vibrací mříže pomocí vícefotonové absorpce. Rovněž se díky vysokému časovému rozlišení experimentů ukázalo, že sub- pikosekundová dynamika elektronů silně závisí na složení a morfologii polykrystalických diamantových tenkých filmů. Experimentální výsledky této práce poskytují ucelený výzkum interakce diamantu s několika- cyklovými laserovými pulsy a vývoj nových spektroskopických metod.
|
host ::
RSS.