Studijní program P4F6 Kvantová optika a optoelektronika

Anotace programu

Program kvantová optika a optoelektronika nabízí individuálně vedené studium, ve kterém studenti získávají rozsáhlé znalosti a dovednosti potřebné pro samostatnou vědeckou a výzkumnou práci v oboru. Podle individuálního studijního plánu se zaměřují na oblast své disertační práce. Témata prací vycházejí z vědecké práce školitelů, kteří působí například v oblastech femtosekundové laserové spektroskopie, opto-spintroniky, detekce světla, polovodičové optoelektroniky, terahertzové spektroskopie a laserové fyziky.

Oborová rada

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/or/p4f6 .

Spolupracující ústavy

– Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Na Slovance 2, 182 21 Praha 8
http://www.fzu.cz/

– Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i.
Chaberská 57, 182 51 Praha 8
http://www.ufe.cz/

Domovská stránka oborové rady

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/p4f6 .

Vybraná témata pro předběžné výběrové řízení

Poskytovaná výuka

Povinné předměty:

Povinně volitelné předměty (minimálně v rozsahu odpovídajícím 15 kreditům z přednášek za první tři semestry studia): Student společně se školitelem vyberou přednášky z nabídky MFF UK do individuálního studijního plánu v souhlase s tématem disertační práce a s požadavky ke státní doktorské zkoušce.

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

I. Širší základ
Základní pojmy a zákony klasické a kvantové fyziky. Makroskopický a mikroskopický popis fyzikálních jevů. Symetrie a její role ve fyzice. Základní pojmy a zákony rovnovážné a nerovnovážné statistické fyziky. Základy nelineární fyziky. Optické experimenty fundamentálního významu pro fyziku.

II. Pokročilé partie oboru

II.1. Vlnová a kvantová optika
Způsoby popisu optického pole (přiblížení paprskové, vlnové a kvantové optiky). Gaussovské svazky. Fourierovská optika. Koherence. Interference. Základy holografie. Difrakce. Vedené vlny a optické vlnovody. Odezva kvantového systému na optické pole. Lineární a nelineární optika. Kvantování optického pole. Interakce optického záření s látkou: emise, absorpce, rozptyly — semiklasický a úplný kvantový popis. Koherenční a statistické vlastnosti optických polí (neklasické stavy optických polí). Optické experimenty kvantové optiky.

II.2. Laserová fyzika
Laserové generátory a zesilovače. Optické rezonátory. Módy laseru. Typy laseru podle režimu činnosti a aktivního prostředí. Klasický, semiklasický a úplný kvantový popis laseru, řešení rovnic laseru. Dynamické vlastnosti laseru. Laserové systémy s extrémními parametry generovaného záření. Interakce laserového záření s látkou, nelineární optické jevy. Nelineární optické systémy pro účinnou transformaci frekvence generovaného záření. Laserová spektroskopie.

II.3. Optoelektronika
Pásová teorie. Brillouionova zóna. Blochovy funkce. Hustota stavů. Kvazičástice v pevných látkách. Optické přechody. Polovodičové nanostruktury. Vodivost, Boltzmannova rovnice, rozptylové mechanismy, Hallův jev, magnetorezistence. Kvantový Hallův jev. Fotovodivost, luminiscence. Polovodičové detektory. Luminiscenční diody a lasery. Optické modulátory. Heterostruktury. Integrovaná optika. Metamateriály. Fotonické krystaly. Plazmonika. Základy technologie polovodičových systémů.

III. Speciální část
Pokládá se jedna ze tří otázek, které předem navrhuje školitel podle užšího zaměření studenta. Součástí této části je také diskuse tezí doktorské práce, které předloží student v písemné podobě v rozsahu několika stran.

Doporučená literatura

–Bachor, H.-A., Ralph, T. C.: A Guide to Experiments in Quantum Optics. Wiley-VCH, Weinheim, 2004.

–Born, M., Wolf, E.: Principles of Optics. Pergamon Press, Oxford, 1980.

–Boyd, R. W.: Nonlinear Optics. Academic Press, San Diego, USA, 1992.

–Davis, J. H.: The Physics of Low–Dimensional Semiconductors. Cambridge University Press, Cambridge, 2000.

–Eckertová, L. a kol.: Fyzikální elektronika pevných látek. Karolinum, Praha 1992.

–Gerry, C.C. and Knight, P.L.: Introductory Quantum Optics. Cambridge University Press, Cambridge, 2005.

–Haken, H.: Light, vol. 1, 2. North–Holland, Amsterdam, 1981/5.

–Cheo, P. K.: Fiber Optics and Optoelectronics. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New York, 1985.

–Kittel, C.: Quantum Theory of Solids. Wiley, New York, 1967.

–Klingshirn, C. F.: Semiconductor Optics. Springer–Verlag, Berlin, 2012.

–Loudon, R.: The Quantum Theory of Light. Oxford University Press, Oxford, 2000.

–Mandel, L., Wolf, E.: Optical Coherence and Quantum Optics. Cambridge University Press, Cambridge, 1995.

–Pelant I., Valenta J.: Luminiscenční spektroskopie I a II. Academia, Praha, 2006 a 2010.

–Peřina, J.: Quantum Statistics of Linear and Nonlinear Optical Phenomena. Reidel, Dodrecht, 1991.

–Peyghambarian N., Koch S. W., Mysyrowicz A.: Introduction to Semiconductor Optics. Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1993.

–Saleh, B. E. A., Teich, M. C.: Základy fotoniky I–IV. Matfyzpress, Praha, 1994–96.

–Seeger, K.: Semiconductor Physics. Springer–Verlag, Berlin, 1982.

–Svelto, O.: Principles of Lasers. Plenum, Springer-Verlag, New York 2010.