Взаимодействие фемтосекундных световых импульсов с одномерными фотонными кристаллами

• Автор: Ожередов, Илья Александрович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Брэгговские запрещенные зоны в фотонных кристаллах
1.2. Распространение оптического излучения в фотонных кристаллах
1.3. Нелинейно-оптические взаимодействия в фотонных кристаллах
1.3.1. Нелинейно-оптические взаимодействия при выполнении условий квазисинхронизма. Модуляция знака нелинейной восприимчивости
1.3.2. Нелинейно-оптические взаимодействия при выполнении условий квазисинхронизма. Модуляция линейных параметров
1.3.3. Нелинейно-оптические взаимодействия при выполнении условий несинхронного усиления
1.3.4. Другие нелинейно-оптические преобразования в фотонных кристаллах
1.4. Динамические эффекты в фотонных кристаллах
1.5. Выводы к главе
ГЛАВА 2. ФЕМТОСЕКУНДНЫЕ ЛАЗЕРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ ОДНОМЕРНЫХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛОВ
2.1. Требования, предъявляемые к экспериментальным лазерным комплексам
2.2. Одночастотный фемтосекундный лазерный комплекс для исследования тонких одномерных фотонных кристаллов
2.2.1. Источник фемтосекундных лазерных импульсов
2.2.2. Оптическая схема
2.2.3. Система регистрации
2.2.4. Основные параметры одночастотного фемтосекундного лазерного комплекса для исследования тонких одномерных фотонных кристаллов
2.3. Двухчастотный фемтосекундный лазерный комплекс для исследования тонких одномерных фотонных кристаллов
2.3.1. Источники лазерного излучения

2.3.1.1. Источники лазерного излучения первого оптического канала
2.3.1.2. Источник лазерного излучения второго оптического канала
2.3.2. Оптическая схема двухчастотного лазерного комплекса
2.3.3. Система регистрации
2.3.4. Основные параметры двухчастотного фемтосекундного лазерного комплекса для исследования тонких одномерных фотонных кристаллов
2.4. Приготовление и характеристики образца тонкого одномерного фотонного кристалла
2.5. Выводы к главе
ГЛАВА 3. НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ В ТОНКИХ ОДНОМЕРНЫХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛАХ С КВАДРАТИЧНОЙ И КУБИЧНОЙ НЕЛИНЕЙНОСТЬЮ
3.1. Теоретическая модель
3.2. Несинхронное усиление генерации второй гармоники в тонком одномерном фотонном кристалле
3.3. Генерация сигнала второй гармоники и суммарной частоты при одновременном выполнении условий несинхронного усиления и квазисинхронизма
3.3.1. Генерация второй и суммарной гармоники при выполнении условий квазисинхронизма и несинхронного усиления в “модельной” многослойной периодической структуре
3.3.2. Экспериментальное исследование влияния условий квазисинхронизма и несинхронного усиления на эффективность генерации второй и суммарной гармоники в тонком одномерном фотонном кристалле
3.4. Процесс четырехволнового смешения в тонком одномерном фотонном кристалле
3.5. Выводы к главе
ГЛАВА 4. КОМПРЕССИЯ ФЕМТОСЕКУНДНЫХ СВЕТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ В ТОНКОМ ОДНОМЕРНОМ ФОТОННОМ КРИСТАЛЛЕ
4.1. Экспериментальная установка
4.2. Экспериментальное исследование компрессии фемтосекундных световых импульсов в тонком одномерном фотонном кристалле
4.3. Обсуждение полученных результатов

4.4. Влияние знака чирпа падающих фемтосекундных импульсов
на характеристики нелинейно-оптического отклика
4.5. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ГЕНЕРАЦИИ СИГНАЛА НА СУММАРНОЙ ЧАСТОТЕ В ОДНОМЕРНОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЕ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА РЕКУРРЕНТНЫХ СООТНОШЕНИЙ
П.П. Постановка задачи
П. 1.2. Линейная задача
П. 1.3. Нелинейная задача генерации суммарной частоты
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. КОМПРЕССИЯ ФЕМТОСЕКУНДНЫХ СВЕТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ В ТОНКОМ ОДНОМЕРНОМ ФОТОННОМ КРИСТАЛЛЕ
П.2.1. Волновое уравнение
П.2.2. Рекуррентные соотношения
П.2.3. Компрессия импульсов
ЛИТЕРАТУРА
Список наиболее часто используемых сокращений

вблизи края запрещенной зоны, что, в свою очередь, может привести к увеличению эффективности преобразования во ВГ. Авторы исследовали зависимость интенсивности сигнала ВГ от параметров периодической структуры таких как, число периодов, толщины слоев и дисперсии материалов.
В отличие от работы [11], в которой была рассмотрена одномерная периодическая структура с глубокой модуляцией показателя преломления, в работе [81] используя метод теории возмущений для решения системы уравнений для связанных мод, был проведен анализ распространения электромагнитных волн в среде с нелинейной восприимчивостью второго порядка со слабой периодичностью. Показана возможность получения эффективного преобразования излучения в ВГ в случае, если частота основного излучения соответствует краю брэгговской запрещенной зоны. В качестве среды со слабой периодичностью авторы предлагают использовать брэгговскую решетку, наведенную в нелинейном оптическом волокне. Авторы предложили распространить их модель на описание различных нелинейных процессов, связанных с преобразованием частоты, таких как генерация суммарной и разностной частот, генерация третьей гармоники, генерация излучения на стоксовой и антистоксовой частоте.
В работе [12], являющейся продолжением исследований авторов [11], обсуждаются дисперсионные свойства ограниченной одномерной структуры с запрещенной фотонной зоной. В [12] авторы дополнитепьно ввели в модель, описывающую процесс генерации ВГ комплексный эффективный показатель преломления структуры, который полностью определяется линейными свойствами структуры. Показано, что комбинация таких процессов, как увеличение плотности мод электромагнитного поля, локализация поля при выполнения условий фазового синхронизма на краю запрещенной фотонной зоны, может приводить к увеличению эффективности генерации ВГ на несколько порядков величины по сравнению с эффективностью генерации в образце эквивалентной длины при выполнении условий квазисинхронизма. Однако авторы [12] говорят об одновременном влиянии механизмов