Electromagnetic Waves in Artificial Nanostructures

Elektromágneses hullámterjedés mesterséges nanoszerkezetekben

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

—

Hatályosság vége:

—

Subject name (Hungarian, English)

Elektromágneses hullámterjedés mesterséges nanoszerkezetekben

Electromagnetic Waves in Artificial Nanostructures

Subject code

BMEVIHVAV00

Subject type

—

Training Level

—

Course types and hours (weekly/semester)

Course type	lecture	tutorial	laboratory
hours (weekly)	4	0	0
type (linked/independent)	—	—	—

Assessment type

vizsga

Credits

Subject coordinator

Szabó Zsolt

contact: szabo.zsolt@gpk.bme.hu

Responsible department

—

Faculty

Subject website

—

Primary curriculum type

—

Direct prerequisites – Strong prerequisite

none

Direct prerequisites – Weak prerequisite

none

Direct prerequisites – Parallel prerequisite

none

Direct prerequisites – Milestone prerequisite

none

Direct prerequisites – Exclusion

none

Objectives

Programme

1. A Mikroszkopikus Maxwell Egyenletek teljes rendszere. Hullámegyenlet és mértékválasztás. Retardált potenciálok. Az elektromágneses tér forrásai.

2. Elektromos és mágneses dipólus sugárzása. Az elektromos és mágneses dipólusok kisugárzott teljesítményeinek aránya. Az anyag, mint sugárzó dipólusok szuperpozíciója. Mágneses momentum precessziója állandó és homogén külső térben. A precesszió átlagos ideje.

3. Az elektromágneses anyagparaméterek frekvenciafüggése. Szigetelők elektromos permittivitása. Fémek elektromos permittivitása. Az anyagparaméterek változása a nanométeres tartományban. Anizotrop anyagok.

4. Elektromágneses hullámok reflexiója és transzmissziója izotróp anyagú vékonyrétegeken.

5. A plazmonika alapjai. Szigetelő-fém struktúrák. Szigetelő-fém-szigetelő és fém-szigetelő-fém struktúrák. Plazmonikus hullámvezetők, szenzorok.

6. Mesterséges elektromágneses anyagok a térszámításban: mesterséges elnyelő peremfeltételek alkalmazása a numerikus térszámításban és ennek szemléltetése az időbeli véges differenciák (FDTD) módszerének segítségével.

7. Elektromágneses terek szóródása tetszőleges alakú részecskéről. Szóródás gömb alakú részecskéről. Nanoantennák.

8. Kompozit anyagok. Maxwell-Garnett és Brugemann féle keverési törvények.

9. Rádiófrekvenciás és mikrohullámú periodikus szerkezetek, frekvencia választó felületek, PEC, PMC.

10. Metaanyagok. A negatív törésmutató fogalma. Elektromágneses hullámok negatív törésmutatójú metaanyagokban. Metaanyagok homogenizálása, az effektív anyagparaméterek meghatározása. Elektromos permittivitás tervezése: periodikus fémes nanohuzalok és nanoszerkezetek effektív permittivitása. Mágnesesség az optikai frekvenciákon. Rezonáló fémes szerkezetek permeabilitása. Split ring resonator és fishnet típusú struktúrák. Metaanyagok alkalmazási lehetőségei: diffrakciós határ alatti felbontás, elektromágneses elrejtés, nemkonvencionális nanolitográfia.

11. Fotonikus kristályok. Bragg törvény. 1D fotonikus kristály tiltott sávjainak számítása. Két és háromdimenziós fotonikus kristályok. Diszperziós egyenletek. Optikai tiltott sávok numerikus számítása. Fotonikus kristály alapú optikai eszközök: üregrezonátorok és hullámvezetők.

12. Kitekintés: optikai, plazmonikus és elektromos rendszerek integrálása.

A tantárgy bevezetést nyújt az elektromágneses hullámok és a mesterséges szerkezetek (kompozit anyagok, metaanyagok és fotonikus kristályok) kölcsönhatásának elméletébe. Ismerteti a fizikai jelenségeket, bemutatja a leggyakrabban használt elektromágneses struktúrákat és az ezeken alapuló eszközöket. A Mikroszkopikus Maxwell Egyenletekből kiindulva tárgyalja a szükséges elektromágneses ismeretek és bemutatja a különféle szerkezetek segítségével létrehozható eszközök mérnöki tervezését.

Learning outcomes

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Knowledge

No learning outcomes recorded.

Skills

No learning outcomes recorded.

Attitudes

No learning outcomes recorded.

Autonomy and responsibility

No learning outcomes recorded.

Oktatási módszertan

Előadás és számítógépes gyakorlatok az előadások keretében.

Tanulástámogató anyagok

Not provided.

Recommended preliminary knowledge for completing the subject

Knowledge type competencies

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

Fizika, Elektromágneses terek.

Skill type competencies

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Recommended (non-compulsory) preliminary competencies

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

Fizika, Elektromágneses terek.

General rules

Követelmények: a. A szorgalmi időszakban: szóbeli beszámoló az önállóan kidolgozandó feladathoz kapcsolódó irodalomról. b. A vizsgaidőszakban: önállóan kidolgozandó feladat elkészítése, és a megoldás prezentálása. Elővizsga: nincs. Pótlási lehetőségek: A beszámoló a pótlási héten pótolható.

Assessment methods

In-term assessments

No detailed assessments provided.

Weight of in-term assessments

No weights provided.

Exam-period assessments

No detailed assessments provided.

Weight of exam elements

No weights provided.

Grade calculation

No grade thresholds provided.

Attendance requirements

No attendance requirements provided.

Rules for retake and resubmission

Not provided.

Short description

Not provided.

Detailed description

Not provided.

Recommended courses

Előtanulmányi követelmény nincs.

Workload to complete the subject

No workload breakdown provided.

Validity of subject requirements

Requirements valid from:

—

Requirements valid until:

—

Curriculum placement

No curriculum placements recorded for this subject version.