Nanophotonics this course may also be held in English, upon request

20 учебни часа

Basic principles are stated of sub-wavelength optics, i.e. the fundamentals of the theory of electromagnetic field and Maxwell equations. The concept is given of the surface plasmons and propagation of the of plasmon wave in dielectrics and metals. The propagation of electromagnetic waves in metal structures having sub-wavelength dimensions, as well as algorithm for stationary and dynamic analyses is described. Based on Mie theory, the analytical methods for analyses are presented as multiple multipole program – ММР, beam propagation method – BMP, Fourier model method – FMM, as well as the most modern computational algorithms as the discrete dipole approximation - DDA and the finite difference and time domain method – FDTD method. Some top-down and bottom-up technologies are described. The most important features of plasmonic and nano-photonic devises are described. Methods of creation of metal nanostructures and nanoparticles in vacuum and in liquid are proposed. Application of metal nanoparticles for photo-thermal therapy, fs lasers based on surface plasmons, data storage based on atom force microscope - AFM are given in brief. The advantages and challenges of sub-wavelength optics are also presented.

1. 
   Уравнения на Максуел и разпространение на електромагнитните вълни – 2 часа.
   
2. 
   Оптични свойства на твърдите тела и на наноструктурираните материали – 3 часа.
   
3. 
   Повърнинни плазмонни поляритони. Оптика на металите. Възбуждане на повърхнинните плазмонни поляритони – 2 час.
   
4. 
   Аналитични приближения и алгоритми използвани при плазмонните структури. Теория на Ми – 3 часа.
   
5. 
   Близкозонен сканиращ оптичен микроскоп. Приложения – 1 час.
   
6. 
   Top-down подходи и технологии – 1 час.
   
7. 
   Bottom-up подходи и технологии – 1 час.
   
8. 
   Методи за анализ и характеризиране – 3 часа.
   
9. 
   Получаване на нанодупки, наноструктури и приложения – 2 часа.
   
10. 
    Метални наночастици и биосензори – 1 час.
    
11. 
    Синтез на наноструктури в течности – 1 час.
    

1. 
   Оптичните свойства на веществата. Макроскопични свойства на материалите. Метали и неметали.
   
2. 
   Диполен и мултиполен резонанс.
   
3. 
   Фонони и поляритони.
   
4. 
   Уравнения на Максуел и разпространение на електромагнитните вълни.
   
5. 
   Оптични свойства на твърдите тела и на наноструктурираните материали.
   
6. 
   Повърнинни плазмонни поляритони. Оптика на металите. Възбуждане на повърхнинните плазмонни поляритони.
   
7. 
   Аналитични приближения и алгоритми използвани при плазмонните структури. Теория на Ми.
   
8. 
   Близкозонен сканиращ оптичен микроскоп. Приложения.
   
9. 
   Top-down подходи и технологии.
   
10. 
    Bottom-up подходи и технологии.
    
11. 
    Наносекундна лазерна аблация. Особености.
    
12. 
    Лазерна аблация с ултракъси импулси. Особености.
    
13. 
    Методи за анализ и характеризиран.
    
14. 
    Получаване на нанодупки, наноструктури и приложения.
    
15. 
    Метални наночастици и биосензори.
    
16. 
    Синтез на наноструктури в течности.
    
17. 
    Синтез на наноструктури във вакуум или газова среда.
    

1. 
   M. Born and E. Wolf, Principle of Optics, 3^rd edition, Pergamon Press, 1965.
   
2. 
   S. Kawata, M. Ohtsu, and M. Irie, Nano-optics, Wiley Interscience, 2004.
   
3. 
   A. Doicu, T. Wriedt, and Y.A. Eremin, Light Scattering by Systems of Particles, Springer, 2006.
   
4. 
   S.K. Bajpai and M.M. Yallapu, eds., Recent Advances in Nanoscience and Technology, v.1, Bentham, 2009.
   
5. 
   M. Ohtsu and H. Hori, Near-Field Subwavelength Optics, Kluwer Academic/Plenum, NY, 1999.
   
6. 
   P.N. Prasad, Nanophotonic, Wiley Interscience, 2004.
   
7. 
   Y. Tanaka, M. Terakawa, M. Obara, N.N. Nedyalkov, P.A. Atanasov, Plasmonic nanopatterning of the material surface mediated with gold nanoparticles excited by a femtosecond laser pulse, in “Gold Nanoparticles: Properties, Characterization and Fabrication”, ed. P. E. Chow, ch. 6, 173-204, NOVA Sci. Publishers, NY, 2010.
   
8. 
   D. Bauerle, Laser Processing and Chemistry, Springer, 4^th Edition, 2011.
   

Съставил:

(чл.-кор. П. Атанасов)

Утвърден от НС на ИЕ-БАН на заседанието на 20.02.2012 г. Протокол № 4, т. 4.