Teorie akustooptického modulátoru
| Thesis title in Czech: | Teorie akustooptického modulátoru |
|---|---|
| Thesis title in English: | Theory of acousto-optic modulator |
| Academic year of topic announcement: | 2021/2022 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | |
| Department: | Department of Chemical Physics and Optics (32-KCHFO) |
| Supervisor: | doc. RNDr. Tomáš Ostatnický, Ph.D. |
| Author: |
| Guidelines |
| Pro měření magnetooptické odezvy materiálů se z důvodu velké citlivosti na změny poalarizačního stavu světla používá technika s akustooptickým modulátorem [K. Sato, Jap. J. Appl. Phys. 20 (12), 2403 (1981)]. Tato technika velmi dobře funguje při kolmém dopadu světla na vzorek, avšak podle experimentálních zjištění selhává při nekolmém dopadu. Úkolem teoretické práce proto bude návrh experimentálního uspořádání pro měření s akustooptickým modulátorem v nekolmém úhlu dopadu sondovacího světla na vzorek a teoretické odvození celého postupu měření a vztahů pro výpočet magnetooptické odezvy včetně odhadu chyby.
Práce bude sestávat ze seznámení se se současnou metodikou měření a pochopení jejího principu a poté rozšíření této teorie pro případ nekolmého úhlu dopadu. Student následně musí navrhnout, jak uspořádání experimentu pozměnit, aby bylo možné ze změřených dat jednoznačně určit magnetooptickou odezvu materiálu. Součástí budou výpočty polarizačního stavu elektromagentického záření po průchodu jednoduchými optickými elementy, ev. numerické simulace. |
| References |
| M. Born, E. Wolf: Principles of Optics, Cambridge University Press, Cambridge, 1999.
K. Sato, Jap. J. Appl. Phys. 20 (12), 2403 (1981). Časopisecká literatura. |
| Preliminary scope of work |
| Součástí každého fyzikálního experimentu je nenulová chyba měření, způsobená ať již nepřesností použitých pomůcek, systematickou chybou zvolené metody nebo šumem způsobeným rušivými vlivy okolí. Současná fyzika, ať je zaměřená na nanoobjekty o velikosti hluboko pod rozlišovací shopností optické mikroskopie, nebo naopak na makroobjekty vzdálené miliony světelných let, se pohybuje na hraně schopnosti rozlišit signál od šumu. Téměř každý převratný experimentální objev je pak výsledkem měření v uspořádání, ve kterém je významně potlačen šum v porovnání s předchozími měřeními. Význam teoretické práce při přípravě experimentu je proto nezanedbatelný a leckdy klíčový pro úspěšné měření.
Při měření magnetooptické odezvy materiálů je měřena změna polarizačního stavu světla po interakci se vzorkem v důsledku změny magnetizace vzorku. Tyto změny (stočení polarizace) jsou v případě tenkých vrstev v řádu miliradiánů, čili prakticky neměřitelné bez použití speciálních detekčních technik. Standardně se používají akustooptické modulátory, které posouvají citlivost aparatury o cca dva řády oproti klasickému uspořádání. Užití modulátorů a následná analýza dat jsou opřeny o teorii, jejímž předpokladem je (téměř) kolmý dopad světla na vzorek a konkrétní vlastnosti magnetooptické odezvy. Naše laboratoř se v současnosti pokouší měřit magnetooptickou odezvu s vysokým prostorovým rozlišením v nekolmém úhlu dopadu, avšak chybí metoda s citlivostí podobnou té v kolmé geometrii. Úkolem teoretické práce proto bude návrh experimentálního uspořádání pro měření s akustooptickým modulátorem v nekolmém úhlu dopadu na vzorek a teoretické odvození celého postupu měření a vztahů pro výpočet magnetooptické odezvy včetně odhadu chyby. Práce bude sestávat ze seznámení se se současnou metodikou měření a pochopení jejího principu a poté rozšíření této teorie pro případ nekolmého úhlu dopadu. Student následně musí navrhnout, jak uspořádání experimentu pozměnit, aby bylo možné ze změřených dat jednoznačně určit magnetooptickou odezvu materiálu. Součástí budou výpočty polarizačního stavu elektromagentického záření po průchodu jednoduchými optickými elementy, ev. numerické simulace. |