In her diploma thesis, Tereza Bačová delved into the challenging realm of multiphysics simulations of integrated photonic components. At the beginning of her work, she performed a thorough and detailed literature review on the implementation of phase-change materials in photonic neural networks and integrated photonics in general. Based on the knowledge of previous approaches to the modelling of relevant photonic systems, she proposed meaningful figures of merit and optimized the geometry of hybrid SiN-VO2 modulators with respect to amplitude and phase modulation. In addition, she assembled an iterative numerical solver coupling electromagnetic and heat transfer simulation domains. With this unique tool, she characterized the expected nonlinearity in the power-transfer characteristic, while also discovering an unexpected temperature profile in the studied system. Finally, she explored the optical mode interplay in a dual-wavelength modulation scheme, revealing a significant modulation enhancement compared to the single-wavelength scheme. During the work on this project, she proved to be an independent thinker who is able to identify scientific challenges on her own and to propose meaningful strategies for tackling them. The results presented in her thesis expose several new phenomena in the studied system and lay the foundation for its future investigation. Without doubt, I recommend the thesis for defence and suggest awarding it the grade “Excellent”.

Autorka se v předložené diplomové práci zabývá návrhem a numerickou analýzou opto termálního modulátoru založeného na fázově přechodovém materiálu VO2 v platformě integrované fotoniky. Práce navazuje na obecné principy interakce elektromagnetického pole s PCM materiály a prostřednictvím multifyzikálního modelování studuje vliv geometrických a materiálových parametrů na optické a tepelné chování zařízení. Na základě výsledků autorka optimalizuje strukturu modulátoru a hodnotí jeho klíčové provozní charakteristiky. Výsledky práce jsou dobře využitelné v oblasti teoretického návrhu integrovaných fotonických struktur a mohou sloužit jako podklad pro další vývoj a optimalizaci zařízení s využitím VO2. Práce tak přispívá k lepšímu pochopení opto termálních jevů v těchto systémech.

Zadání diplomové práce lze označit za poměrně ambiciózní, jelikož předpokládá jak simulaci ustáleného (steady-state), tak i přechodového (transientního) chování modulátoru. V samotné práci je však prezentována pouze simulace ustáleného stavu. Autorka tento fakt zdůvodňuje časovou náročností řešení dynamiky fázového přechodu. Tuto oblast zároveň uvádí jako směr pro budoucí práci. Ostatní (povinné) cíle práce byly splněny.

V práci je úspěšně implementován self-konzistentní řešič popisující vazbu mezi šířením elektromagnetického pole, generováním tepla a fázovou změnou VO2. Na rozdíl od zjednodušených modelů je hustota tepelného zdroje určena z lokální intenzity elektrického pole. Současně je analyzován jak jednovlnový přístup, tak i dvouvlnový přístup, kde druhá vlnová délka slouží k opto termálnímu buzení a iniciaci fázové transformace materiálu.

Práce je přehledně strukturovaná a logicky členěná, přičemž formální náležitosti jsou celkově splněny. Text je zpracován v anglickém jazyce a působí odborně. Přestože byla pro jazykovou korekturu použita umělá inteligence, lze v práci nalézt několik konkrétních jazykových nedostatků, například překlepy („programm“ místo „program“, „termal“ místo „thermal“, „simle“ místo „simple“).

Grafická úprava vykazuje dílčí rezervy – zejména nedostatečně doladěné formátování stránek, kdy se na konci některých stránek objevují větší nevyužité mezery. V práci se dále vyskytují drobné nepřesnosti v popiscích a interpretaci obrázků (např. nesprávně uvedené barvy na obr. 1.2). Opakovaně se také objevuje nedostatečně přesný popis výsledků, kdy je zobrazeno rozložení elektrického pole bez specifikace, zda se jedná o celkovou intenzitu či konkrétní složku pole. Tyto nedostatky však nemají zásadní vliv na celkovou srozumitelnost práce, která je z formálního hlediska na dobré úrovni.

V práci je použito celkem 84 literárních zdrojů, což svědčí o velmi dobré orientaci autorky ve studované problematice. Vzhledem k tomu, že je práce psána v anglickém jazyce, nebyla aplikována norma ČSN 01 6910 (2014); citace jsou však uvedeny jednotným a konzistentním způsobem odpovídajícím zvolenému citačnímu stylu.

Práce je zpracována na dobré odborné úrovni a přináší relevantní výsledky. Celkové hodnocení však snižuje částečné nesplnění zadání (absence transientní analýzy) a formální nedostatky. S ohledem na tyto skutečnosti práci hodnotím stupněm B. Topics for thesis defence:

1. V části 2.2.4 je uvedeno, že čistý SiN vlnovod podporuje 4 TE módy a 3 TM módy. Z obrázku však vyplývá, že při výpočtu byla zřejmě využita antisymetrická okrajová podmínka. Toto tvrzení tedy platí pouze za předpokladu využití symetrie řešené úlohy. V případě, že by antisymetrie nebyla uplatněna a byla by řešena plná 2D úloha, byl by celkový počet nalezených módů vyšší (přibližně 7 TE a 8 TM módů).
2. Jakým způsobem by bylo možné do modelu v prostředí COMSOL zahrnout teplotní hysterezi materiálu VO2?
3. Jaká je typická životnost materiálu VO2 z hlediska počtu přepínacích cyklů a jak by mohla ovlivnit praktické využití navrženého modulátoru?