Posudky závěrečné kvalifikační práce

Posudek vedoucího

Dvořák, Petr

Diplomová práce se zaměřuje na velmi aktuální tématiku 2D holografie v blízkém poli, která umožňuje fázové zobrazovaní pod difrakčním limitem. Všechny zadané cíle práce byly splněny. Vzhledem ke komplexnímu a týmovému řešení celého projektu vidím jako hlavní přínos aspiranta ve vytvoření nové optické sestavy osvětlovací a následnou automatizaci experimentální sestavy SNOM. Samotná práce je po grafické stránce velmi pěkně zpracovaná a obsahuje minimálně gramatických chyb. Drobné nedostatky vidím ve schopnosti interpretovat dosažené výsledky a to převážně experimentální data. Celkově na mě ale práce působí nadstandardně a dosažené výsledky budou zřejmě i publikovány v mezinárodním vědeckém časopise. Navrhuji proto celkovou známku A.

Dílčí hodnocení
Kritérium	Známka	Body	Slovní hodnocení
Splnění požadavků a cílů zadání	A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod	A
Vlastní přínos a originalita	B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry	B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii	A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti	A
Grafická, stylistická úprava a pravopis	A
Práce s literaturou včetně citací	A
Samostatnost studenta při zpracování tématu	B

Navrhovaná známka: A

Posudek oponenta

Bouchal, Zdeněk

Cíle diplomové práce stanovené zadáním zahrnují studii fázového zobrazení pod difrakčním limitem, přípravu testovacích nanofotonických struktur a realizaci experimentu pro měření fázových obrazů pod difrakčním limitem. Obsah a pracovní postupy diplomové práce těmto cílům odpovídají. Stěžejní experiment, který je v diplomové práci navržen a realizován (kapitola 4), přenáší principy koherentní digitální holografie do oblasti studia interference povrchových plasmonových polaritonů (SPP). Detekce fázově posunutých interferenčních polí vytvořených SPP je prováděna s překonáním difrakčního limitu pomocí optické skenovací mikroskopie v blízkém poli (SNOM). Pokud je tato kombinace experimentálních metod chápána jako fázové zobrazování pod difrakčním limitem, pak byly cíle diplomové práce splněny. S ohledem na spojení tří široce rozpracovaných oblastí optiky (holografická fázová měření, nanofotonické struktury, SNOM), je tematický rozsah větší, než je u diplomových prací obvyklé. Diplomant při řešení diplomové práce prokázal schopnost týmové spolupráce jak na VUT, tak na zahraničním pracovišti. To je třeba ocenit. Diplomová práce zahrnuje výsledky širšího pracovního týmu, což je zřejmé z poděkování jednotlivým členům týmu a ze zmíněné vazby na projekt GA ČR. Jako oponent postrádám přesnější specifikaci aktivit a konkrétních výsledků diplomanta, kterými k výzkumu přispěl. Průprava zahrnující základní informace z jednotlivých oblastí je zpracována systematicky s adekvátními odkazy na odbornou literaturu. V textu se často objevují převzatá schémata, u kterých je uveden příslušný zdroj. U obrázku 1.3 převzatého z Wikipedie je toto opomenuto (https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_plasmon). Diplomant prokázal, že se ve studované oblasti orientuje jak z hlediska teorie, tak experimentu. V některých teoretických částech ale mohl být důslednější při formulaci podmínek platnosti prováděných úvah, u některých experimentů zase nejsou dostatečně objasněny mechanismy související s jejich provedením. Doporučuji, aby některé z podnětů uvedených v připomínkách byly podrobněji diskutovány v průběhu obhajoby. Diplomová práce má logické uspořádání a je zpracovaná pečlivě. Grafické provedení a sazba jsou zdařilé. Celkový dojem z diplomové práce je příznivý, navrhuji hodnocení A.

Dílčí hodnocení
Kritérium	Známka	Body	Slovní hodnocení
Splnění požadavků a cílů zadání	A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod	A
Vlastní přínos a originalita	B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry	B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii	A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti	A
Grafická, stylistická úprava a pravopis	A
Práce s literaturou včetně citací	A

Navrhovaná známka: A

Otázky

1) Prokažte matematicky jak je vztah (1.7) slučitelný s obvykle užívaným modelem látky, který zanedbává prostorovou disperzi, ale respektuje paměť látky a podmínku kauzality. Podotýkám, že vztah (1.7) je zapsán pro vektory D a E bez jakýchkoliv omezujících předpokladů o jejich prostorové a časové změně. Relativní permitivita je prezentována jako časově závislá (str. 6), následně je permitivita prostředí zapsaná jako funkce kruhové frekvence (str. 7).
2) Vysvětlete optický princip amplitudové a fázové modulace světla pomocí elektrooptického jevu v kapalných krystalech (obr. 4.3 a uvedený komentář neposkytují korektní vysvětlení funkce prostorového modulátoru světla). Objasněte význam polarizace světla při použití prostorového modulátoru světla a upřesněte, jaký typ modulátoru byl použit v experimentu popsaném v kapitole 4. Vysvětlete, proč na hranicích laserové stopy v obr. 4.3 c nastává destruktivní interference, když zavedený fázový rozdíl není ale /2. Měřítko v obr. 4.3 c udává průměr celé laserové stopy 10 m.
Toto může být pro čtenáře matoucí, protože takový rozměr je srovnatelný s velikostí jednoho pixelu některých typů prostorových modulátorů světla. Upřesněte velikost pixelu použitého modulátoru a zvětšení expanderu užitého pro rozšíření stopy při fázové modulaci (fotografie v obr. 4.2 nedává dobrou představu o celkové konfiguraci a parametrech experimentu, optické schéma by bylo vhodnější).
3) Obrázek 2.4 převzatý z [66] demonstruje Youngův experiment provedený pomocí SPP. Komentář v diplomové práci je stručný a opomíjí významný závěr původní práce, že interferenční SPP pole lze úspěšně popsat ve skalárním přiblížení. Tento fakt považuji za důležitý pro experiment popsaný v kapitole 4, kde jsou využívány principy koherentní holografie formulované ve skalárním přístupu. Můžete použitelnost skalární teorie podpořit konkrétními argumenty?
4) V přehledu superrozlišovacích metod postrádám informaci o fotoaktivační lokalizační mikroskopii (Nobelova cena 2014 za superrozlišovací fluorescenční mikroskopii). Vzhledem k tomu, že zobrazení pod difrakčním limitem je ústředním námětem diplomové práce, bylo by dobré tento efekt diskutovat obecně z pohledu teorie informace (např. porovnání standardního a lokalizačního zobrazení z pohledu Cramérovy-Raovy dolní meze). Diskutujte fázové zobrazení pod difrakčním limitem ve skenovací holografické mikroskopii blízkého pole, které přesahuje detekci SPP
interference. Diplomová práce demonstruje detekci interferenčního pole a obnovení fázového rozdílu SPP, hlavním cílem by ale mělo být získání přímé informace o zobrazované nanostruktuře. Lze překročení difrakčního limitu ve SNOM detekci interferenčního pole přenést do subdifrakčního rozlišení nanostruktur, které ovlivňují interferenci SPP? Jaká bude souvislost mezi prostorovým rozlišením a rozlišením fázových rozdílů u těchto struktur? Do jaké míry lze SPP považovat za pole s plnou časovou a prostorovou koherencí? V případě nutnosti uvážení částečné koherence je nutné pracovat s metodami nekoherentní holografie, která v diplomové práci není zahrnuta. Budou vlastní módy vyššího řádu vytvářené nanostrukturami ovlivňovat holografické zobrazení (E. Seo et al., Nat. Commun. 2020, 10.1038/s41467-020-16263-z )?