Нелинейный фотонный кристалл
Нелинейные фотонные кристаллы обычно используются в качестве материалов , обеспечивающих квазисинхронизм . Они могут быть одномерными, [ 1 ] двумерный [ 2 ] или трехмерный. [ 3 ]
Нелинейные фотонные кристаллы
[ редактировать ]В широком смысле нелинейные фотонные кристаллы (ПК) представляют собой периодические структуры, оптический отклик которых зависит от интенсивности оптического поля, распространяющегося в кристалл. Непосредственным следствием является то, что такие структуры обладают новыми оптическими свойствами с улучшенными или новыми функциональными возможностями, которые невозможно получить с помощью их линейного аналога, а именно линейных пФЦ. Одним из таких примеров является оптическая перестраиваемость, то есть оптический контроль отклика устройств на базе ПК. Хотя настройки оптических свойств фотонных кристаллов можно достичь, например, приложив электрическое поле к инверсному опаловому ПК, пропитанному нематическим жидким кристаллом , модулируя показатель преломления ПК посредством электрооптического эффекта, индуцированного внешним электрическим полем. или за счет температурных изменений показателя преломления ПК, высокоскоростная работоспособность, необходимая для некоторых современных систем оптической связи, может быть достигнута только в том случае, если используются внутренние оптические нелинейности в материале ПК. Причиной этого является сверхбыстрая реакция некоторых нелинейных диэлектрических материалов на оптические поля. В отличие от сейчас весьма обширных исследований свойств и устройства линейных фотонных кристаллов, исследования теоретического и экспериментального поведения этих структур в условиях интенсивных оптических полей, например в нелинейном режиме, все еще находятся на стадии становления.
Показатель преломления нелинейного кристалла изменяется в зависимости от приложенного электромагнитного поля. Некоторые характеристики нелинейных кристаллов, используемых для генерации запутанных фотонов, включают:
- Нелинейность: показатель преломления кристалла изменяется в зависимости от интенсивности падающего света. Это известно как нелинейный оптический отклик.
- Периодичность: Кристалл имеет правильную повторяющуюся структуру. Это известно как структура решетки, которая отвечает за правильное расположение атомов в кристалле.
- Оптическая анизотропия: кристалл имеет разные показатели преломления вдоль разных кристаллографических осей.
- Чувствительность к температуре и давлению. Нелинейность кристалла может меняться в зависимости от температуры и давления, поэтому кристалл следует хранить в среде со стабильной температурой и давлением.
- Высокий коэффициент нелинейности: желателен большой коэффициент нелинейности, это позволяет генерировать большое количество запутанных фотонов.
- Высокий порог оптического повреждения: Кристалл с высоким порогом оптического повреждения может выдерживать высокую интенсивность луча накачки.
- Прозрачность в желаемом диапазоне длин волн. Для эффективного нелинейного взаимодействия важно, чтобы кристалл был прозрачным в диапазоне длин волн луча накачки.
- Высокое оптическое качество и низкое поглощение. Кристалл должен иметь высокое оптическое качество и низкое поглощение, чтобы минимизировать потери луча накачки и генерируемые запутанные фотоны.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Дж. А. Армстронг; Н. Блумберген; Ж. Дюкюинг; П. С. Першан (1962). «Взаимодействие световых волн в нелинейном диэлектрике» . Физический обзор . 127 (6): 1918. Бибкод : 1962PhRv..127.1918A . дои : 10.1103/PhysRev.127.1918 .
- ^ В. Бергер (1998). «Нелинейные фотонные кристаллы». Письма о физических отзывах . 81 (19): 4136–4139. Бибкод : 1998PhRvL..81.4136B . дои : 10.1103/PhysRevLett.81.4136 .
- ^ Т. Сюй; К. Свитковский; С. Чен; С. Лю; К. Койнов; Х. Ю; Х. Чжан; Дж. Ван; й. Шэн; В. Кроликовский (2018). «Трехмерный нелинейный фотонный кристалл в сегнетоэлектрическом титанате бария-кальция». Природная фотоника . 12 (10): 591–595. Бибкод : 2018NaPho..12..591X . дои : 10.1038/s41566-018-0225-1 . S2CID 125827524 .