Физики СФУ изучили преобразование частоты лазерного излучения в нелинейных фотонных кристаллах

Фото: news.sfu-kras.ru

Учёные СФУ совместно с коллегами из Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН, МГУ имени М. В. Ломоносова и Уральского федерального университета изучили преобразование частоты оптического излучения в нелинейных фотонных кристаллах с гексагональной структурой. Эти кристаллы можно будет применять в телекоммуникационных системах. Результаты работы опубликованы в журнале Laser Physics Letters и представлены на Международной молодёжной конференции по люминесценции и лазерной физике. Об исследовании учёных написал Индикатор — информационно-сервисный портал, посвящённый науке.

Когда два фотона распространяются в нелинейной среде — такой среде, где отклик на действие внешнего излучения нелинейно зависит от интенсивности этого излучения — есть определённая вероятность, что в результате взаимодействия они преобразуются в третий фотон. Частота этого фотона и другие его характеристики, например, импульс и энергия, будут определяться соответствующими характеристиками исходных фотонов и условиями взаимодействия. Такой процесс называется нелинейно-оптическим преобразованием частоты оптического излучения.

Эффективность такого взаимодействия без выполнения определённых условий крайне низка, поскольку вероятность этих процессов мала. Поэтому в экспериментах учёные используют интенсивные лазерные источники и подбирают специальные условия распространения в нелинейной среде, что позволяет наблюдать указанные эффекты невооруженным глазом.

Одна из разновидностей нелинейных сред — нелинейные фотонные кристаллы. В большинстве случаев это периодические структуры, в которых определённый параметр — нелинейная восприимчивость — модулируется, то есть периодически изменяется в пространстве в одном или нескольких направлениях. Такая модуляция влияет на процесс преобразования частоты лазерного излучения. Это позволяет с их помощью получить когерентное (с одной длиной волны) оптическое излучение на желаемых частотах.

«Мы теоретически рассмотрели нелинейно-оптическое преобразование частоты в двумерном нелинейном фотонном кристалле. При этом домены кристалла — элементарные единицы объёма его структуры — были гексагональной формы. Вместо одного исходного пучка в нелинейной структуре генерируются пучки, которые распространяются строго под определёнными углами. Такой процесс преобразования можно рассматривать как нелинейный аналог дифракции Брэгга — типа рассеяния волн на системе периодически упорядоченных элементов», — рассказал один из авторов статьи Андрей Вьюнышев , кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории когерентной оптики Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН.

В комплексном исследовании принимали участие теоретики, технологи и экспериментаторы. В качестве образца нелинейного фотонного кристалла физики взяли сегнетоэлектрический кристалл ниобата лития — кристалл со спонтанной поляризацией, направление которой можно изменить внешним электрическим полем. Исследуемый образец содержал домены гексагональной формы, упорядоченные в объёме образца. Авторы измеряли распределение интенсивности излучения на определённой длине волны. Разработанная теоретическая модель позволила с высокой точностью предсказать основные характеристики преобразованного излучения.

Также учёные получили выражение, которое может быть интерпретировано как закон нелинейной дифракции Брэгга в двумерных нелинейных фотонных кристаллах. Это позволит определить пути повышения эффективности преобразования в двумерных нелинейных фотонных кристаллах.

Учёные планируют оптимизировать параметры структуры, чтобы повысить эффективность преобразования. Также с помощью таких структур они хотят реализовать оптические параметрические взаимодействия. Это может найти применение в нелинейно-оптических преобразователях, которые способны изменять частоту и пространственную структуру излучения, делая ее многопучковой. Сейчас используются только однопучковые оптические преобразователи частоты.

«Переход к двумерным нелинейным оптическим структурам позволит одновременно генерировать серию световых пучков, что представляет интерес для разработки многоканальных аналогов интегрированных преобразователей для телекоммуникационных приложений и фотолитографии. Более того, нелинейно-оптические процессы — это источники неклассических световых полей, поэтому они вызывают сейчас значительный интерес в квантовой информации», — заключил Андрей Вьюнышев .

 
По теме
yK6iy4ZWabs - КГПУ В институте физической культуры, спорта и здоровья им. И.С. Ярыгина и департаменте спортивных единоборств КГПУ им.
26.04.2019
 
Итоги конкурса проектов, проведенного кафедрой психологии и педагогики детства КГПУ им. В.П. Астафьева - КГПУ Кафедра психологии и педагогики детства в рамках Декадника науки института психолого-педагогического образования, являющегося частью XХ Международного научно-практического форума студентов,
26.04.2019
Наказали более трёхсот поджигателей и на одного завели уголовное дело спасатели в Красноярском крае - ИА Запад24 С начала пожароопасного сезона сотрудники МЧС возбудили 313 дел за нарушение требований пожарной безопасности, разведение костров и несвоевременную очистку территории от сгораемого мусора и сухой растительности.
26.04.2019 ИА Запад24
Живёт на свете красота! - Газета Советское Приангарье О ней поведали миру участники фестиваля «Ангарская звёздочка». Яркое открытие фестиваля 11-12 апреля в РДК «Рассвет» проходил XXVI по счёту районный фестиваль детского и юношеского творчества,
26.04.2019 Газета Советское Приангарье
«Рукотворная радуга» — вторая жизнь коробок - Центр соцобслуживания населения    Традиционно весной в г. Минусинске проходит зональный семинар «Рукотворная радуга» для обмена опытом в области художественно-прикладного творчества и применение его в социально — реабилитационной работе с несовершеннолетними,
26.04.2019 Центр соцобслуживания населения
Весь мир театр, а люди в нём актёры! - Боготольский район Среди учреждений культуры Боготольского района ежегодно проводится районный смотр – конкурс художественной самодеятельности.
26.04.2019 Боготольский район
Красноярский ФК «Енисей» одолел «Оренбург» - 1-LINE Красноярские футболисты одержали волевую победу в домашнем матче. ФК «Енисей» немного улучшил турнирное положение, набрав в домашнем матче против «Оренбурга» необходимы очки.
26.04.2019 1-LINE
ИДЁМ НА РЕКОРД! - Газета Вперёд В спортивном зале школы № 40 прошли соревнования «Многоборье ГТО «На рекорд!», посвящённые 5-летию комплекса «Готов к труду и обороне».
26.04.2019 Газета Вперёд
12 апреля в Бородино прошла зональная спартакиада среди инвалидов и лиц с ограниченными возможностями здоровья Красноярского края – «Преодоление.
25.04.2019 Газета Вперёд
Завтра на горнолыжном склоне Кайа пройдут открытый чемпионат и первенство муниципального района по лыжным гонкам, а также массовый забег «Марафон здоровья», проводимый в рамках всероссийской массовой лыжной гонки «Лыжня России».
26.04.2019 Заполярная правда
Во время заседания 35-ой сессии райсовета зал был заполнен, как никогда. Кроме депутатов районного Совета на сессию пришли главы городского и сельских поселений, руководители структурных подразделений администраций, предприятий,
26.04.2019 Ужурский район
Министерство лесного хозяйства Красноярского края За прошедшие сутки благодаря оперативным действиям сотрудников краевого Лесопожарного центра в крае ликвидированы 20 лесных пожаров – в Абанском, Казачинском, Большемуртинском,
26.04.2019 Администрация Красноярского края
В июле 2018 года Управлением Россельхознадзора по Красноярскому краю в ходе плановой выездной проверки, проведенной в отношении собственника земельного участка площадью 0,3 га, находящегося в Березовском районе,
26.04.2019 Россельхознадзор