STERKHOVA, A. Modelling of Pulse Propagation in Nonlinear Photonic Structures [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2014.
Disertační práce Ing. Anny Sterkhové se tematicky týká velmi zajímavé a aktuální oblasti současné fotoniky - problematiky plně optických spínacích prvků. Tato zřízení využívají ke své činnosti některý z optických nelineárních jevů a tak umožňují zpracování signálu v optické oblasti. Důležitost výzkumu odpovídá očekávaným technickým aplikacím; zejména se předpokládá využití při dalším rozvoji optických telekomunikací či kvantových informačních systémů. K tomuto účelu byly v posledním období intenzívně zkoumány struktury založené na prstencových rezonátorech. Výhodou těchto struktur je relativně snadná možnost ovládání lineárních spektrálních charakteristik, které však pak mají podstatný vliv na nelineární chování. Nelineární prstencové rezonátory mohou být také výhodné i pro další aplikace jako např. generace optických pulzů z kontinuálního vstupu. V souladu se zadáním práce se Ing. Sterkhová zaměřila na výzkum numerických metod, které umožňují modelování šíření pulzního záření ve vlnovodných strukturách s kerrovskou nelinearitou. Vyvinuté metody pak byly aplikovány při výzkumu nelineárních struktur založených na prstencových rezonátorech. Strukturu samotné disertační práce i tematický postup výkladu považuji za přehledný a logický. Počáteční kapitoly shrnují poznatky potřebné k řešení dané problematiky. Jedná se o partie z teorie optických vlnovodů (kap. 2), velmi stručný přehled numerických metod v současnosti používaných k modelování vlnovodných struktur (kap. 3) a konečně podrobnější popis lineárních i nelineárních vlastností vlnovodných struktur založených na prstencových rezonátorech (kap. 4). Kapitola 2 také stručně uvádí kritické zhodnocení metod vhodných k modelování šíření pulzního záření. Z rozboru vyplývá nutnost vývoje nových numerických metod, které by mohly být efektivně využity ke zkoumání nelineárních vlastností struktur popsaných v kap. 4. Původní výsledky jsou obsaženy v kapitolách 5, 6 a 7. Kap. 5 je zaměřena na původní numerickou metodu (označovanou CE), která je založena na využití teorie vázaných modů. Nejprve jsou podrobně vysvětlena teoretická východiska metody vedoucí k jistému systému parciálních diferenciálních rovnic. Poté je popsáno navržené numerické schéma a provedena analýza numerické stability a přesnosti. Nakonec jsou vlastnosti metody demonstrovány pomocí simulací některých fyzikálně zajímavých struktur. Ing. Sterkhová spolupracovala na teoretickém návrhu metody CE, samostatně pak provedla analýzu numerického algoritmu a vlastní simulace. Kap. 6 popisuje další vyvinutou metodu (označovanou DE), která je založena na zjištění, že za určitých (aproximativních) předpokladů je možné analyticky integrovat zmíněný systém parciálních diferenciálních rovnic. Ing. Strekhová ověřila, že předpoklady modelu jsou dostatečně přesně splněny pro běžné struktury založené na prstencových rezonátorech. Výsledná metoda DE tak má kvazianalytický charakter, který významně usnadňuje další zpracování numerických výsledků (např. dynamickou analýzu nalezených stavů). Další důležitou výhodou metody je relativně snadná možnost zahrnutí relaxace nelineární odezvy prostředí; k řešení tohoto problému bylo navrženo jednoduché numerické schéma. Ing. Sterkhová se podílela na návrhu i vývoji metody DE. Výhody metody DE byly využity při výzkumu vázaných nelineárních struktur založených na prstencových rezonátorech. Tyto výsledky, na kterých se podílela Ing. Sterkhová a které jsou uvedeny v kap. 7, se týkají studia stability stacionárních stavů, samopulzace (generace optických pulzů z kontinuálního vstupu) a chaosu v různých typech struktur tvořených několika rezonátory. Přitom byl poprvé zkoumán vliv relaxační doby a absorpce prostředí na nelineární charakteristiky struktur a vlastnosti generovaných pulzů. Podle mého názoru obě zmíněné numerické metody představují nenáročné a zároveň fyzikálně názorné alternativy k metodě konečných diferencí v časové oblasti (FD-TD), která se dnes používá k většině numerických studií. Vzhledem k výpočetní náročnosti metody FD-TD, lze očekávat, že vyvinuté metody mohou být přínosné při dalším výzkumu nelineárních vlnovodných struktur. Z formálního hlediska předložená práce vyhovuje obecně kladeným požadavkům. Myslím však, že větší pozornost mohla být věnována přesnosti a srozumitelnosti výkladu a sjednocení různých konvencí. Výsledky práce Ing. Sterkhové byly publikovány. Jedná se o 1 článek v časopisu s IF a dále o 6 příspěvků ve sbornících vědeckých konferencí; rukopis dalšího článku byl zaslán k publikaci do časopisu s IF. Závěr: Konstatuji, že cíl práce byl splněn. Zvolené metody zpracování odpovídají zaměření práce. Práce obsahuje původní a přínosné části a splňuje podmínky samostatné tvůrčí vědecké práce. Jako školitel proto předloženou disertační práci doporučuji k obhajobě.
viz. posudek v pdf.
viz. posudek v pdf.
eVSKP id 69102