Автореферат докторской диссертации (Динамика нелинейных уединенных волн и эффективность параметрического взаимодействия в фотонных кристаллах), страница 6

Аналогичная динамика БС наблюдается при взаимодействии с26локализованной областью некогерентно возбужденных резонансных атомов. Такимобразом, продемонстрирована возможность управления динамикой мощногоимпульса БС посредством слабого возмущения РФК без введения необратимыхструктурных дефектов.7. Найдены выражения для линейных внутренних мод стоячего БС, близких поформе, но отличающихся по частоте. Показано, что такие свойства внутренних модвызывают их эффективные биения и, как следствие, - осцилляции энергии самогосолитона. В случае же движущегося с ненулевой средней скоростью медленного БСбиения внутренних мод приводят к зумероноподобной динамике импульса, то есть кзначительным периодическим изменениям его скорости, амплитуды, инверсии иполяризации.8.

Развита теория нелинейной динамической брэгговской дифракции в РФКпри неколлинеарной геометрии взаимодействия волн. Полученные обобщенныедвухволновыеуравненияМаксвелла-Блохапозволяютрешатьзадачираспространения резонансного излучения в фотонных кристаллах как в условияхдифракции в геометрии Брэгга, так и в геометрии Лауэ. В последнем случаепредсказан нелинейный эффект Бормана, когда возбуждаемые в структуре четыреволны поля формируют два импульса: первый - линейно взаимодействующий сосредой,соответствующийлинейномуэффектуБорманаисостоящийизбормановских мод, и второй - Лауэ-солитон самоиндуцированной прозрачности,который представляет собой нелинейную уединенную волну, сформированнуюдвумя антибормановскими модами.9.

ПостроенанепрерывногоРФК,теориявнелинейнойкоторомбрэгговскойфункциядифракциипространственноговслучайраспределенияконцентрации резонансных атомов представляет собой не дискретную решетку, адостаточно произвольную непрерывную функцию. Получена система нелинейныхдифференциальных уравнений, описывающих динамику нелинейных уединенныхволн в таких структурах. В случае гармонической функции концентрациирезонансных атомов получено точное решение в виде БС с параметрами, отличнымиотБСвдискретномРФК.Спомощьючисленногомоделированияпродемонстрировано нелинейное подавление полного брэгговского отражения и27распространение солитоноподобных волн в РФК в случае негармонических функцийконцентрации резонансных атомов.10. Детально исследованы возможности одновременной реализации различныхмеханизмов усиления нелинейно-оптического параметрического преобразованиячастоты излучения в нелинейных одномерных ФК при коллинеарной геометриивзаимодействия волн.

Задача решена в приближении заданного поля волн накачкиметодом матриц переноса излучения. Показано, что при одновременном выполненииусловий квазисинхронизма и увеличения плотности энергии полей на основныхчастотахвблизикраевобластиселективногобрэгговскогоотражения(несинхронного механизма усиления взаимодействия) более чем на порядоквозрастает интенсивность генерируемых полей второй гармоники и суммарнойчастоты. Представленные теоретические результаты получили экспериментальноеподтверждение.11. Рассмотрен процесс эффективной генерации сигнала второй гармоники вконечном одномерном ФК при неколлинеарной геометрии взаимодействия волн вусловиях реализации несинхронного механизма усиления. Показано, что в конечномФК возможна синхронная генерация сигнала второй гармоники, для которого невыполненытрадиционныеусловияфазовогосинхронизма,рассчитанныевприближении узких линий пространственного спектра эффективных блоховскихмод, причем интенсивность этого сигнала более чем на порядок превосходитинтенсивность сигнала второй гармоники, для которого выполняются традиционныеусловия фазового синхронизма.

Это явление объясняется существованием вструктуре различных блоховских волн с близкими по величине амплитудами,волновыми числами и ширинами пространственных спектров. Получены выражениядля модифицированных условий фазового синхронизма, записанные не для точныхзначений эффективных волновых векторов отдельных блоховских мод, а дляцентров результирующих спектральных линий взаимодействующих волн.

Показано,что условия синхронизма значительно отличаются в случаях сильной и слабойдифракций излучения и совпадают с традиционными условиями компенсациифазовой расстройки лишь для проходящих сигналов в случае слабой дифракции.12. В рамках динамической теории параметрического взаимодействия волн,учитывающей обмен энергией между взаимодействующими волнами, численно28решена задача генерации сигналов второй гармоники в тонких одномерныхпериодическихструктурахвусловияхсинхронногоинесинхронноговзаимодействий. Показано, что в периодической структуре толщиной 10 мкмэффективность преобразования импульса накачки в сигнал второй гармоники можетдостигать 10%, что на два порядка выше, чем в сплошной среде той же толщины.13.

Показано, что несинхронное усиление взаимодействия волн значительноповышает интенсивность сигнала разностной частоты в терагерцовом диапазоне вуединенном нелинейном ФК. Формирование же сверхрешетки фотонных кристалловс пространственным периодом, близким к длине волны терагерцового диапазона,позволяет повысить интенсивность генерируемого терагерцового сигнала на трипорядка по сравнению со сплошной средой той же толщины. Это происходитблагодаря возможности точного удовлетворения условиям несинхронного усиленияиквазисинхронизмазасчеткомпенсациирасстройкиволновыхвектороввзаимодействующих волн вектором обратной решетки сверхструктуры.Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:1.

Бушуев В.А., Манцызов Б.И., Кузьмин Р.Н. О влиянии теплового расширения навозможность генерации в гамма-лазере.// Квантовая электроника, т.7, № 5, с.11151117 (1980).2. Манцызов Б.И., Бушуев В.А., Кузьмин Р.Н. Влияние теплового режима на пороггенерации мессбауэровского γ-излучения в системе возбужденных ядер.// ЖЭТФ,т.80, № 3, с.891-896 (1981).3. Галкин В.Я., Манцызов Б.И., Серебряков С.Л. Численные исследованияквазиклассической модели кинетики вынужденного γ-излучения с учетомтемпературного разогрева.// Вестн.

Моск. универ., сер.15, вычислит.матем. икибер., № 1, с.17-24 (1983).4. Манцызов Б.И., Бушуев В.А., Кузьмин Р.Н., Серебряков С.Л. Особенностирежима сверхизлучения протяженных сред.// ЖЭТФ, т.85, № 3(9), с.862-868(1983).295. Манцызов Б.И., Кузьмин Р.Н. Самоиндуцированное подавление брэгговскогорассеяния импульса резонансного излучения в периодической среде.// Письма вЖТФ, т.10, № 14, с.857-860 (1984).6.

Манцызов Б.И., Кузьмин Р.Н. О когерентном взаимодействии света с дискретнойпериоидической резонансной средой.// ЖЭТФ, т.91, № 1(7), с.65-77 (1986).7. Манцызов Б.И., Гамзаев Д.О. Условия формирования двухволнового солитона врезонансной среде.// Оптика и спектроскопия, т.63, № 1, с.200-202 (1987).8. Mantsyzov B.I. Optical solitons in periodic resonance media.// Journal of QuantumNonlinear Phenomena, v.1, No 2, p.173-178, 1992.9. Манцызов Б.И. Солитоны в периодических резонансных средах.// Изв.

РАН,сер.физическая, т.56, № 9, с.14-19 (1992).10. Лакоба Т.И., Манцызов Б.И. О когерентном взаимодействии импульса света снеоднородной нелинейной брэгговской решеткой.// Изв. РАН, сер.физическая,т.56, № 8, с.113-118 (1992).11. Mantsyzov B.I. Gap 2π-pulse with an inhomogeneously broadened line and anoscillating solitary wave.// Phys.Rev. A, v.51, No 6, 4939-4943 (1995).12. Balakin A.V., Boucher D., Bushuev V.A., Koroteev N.I., Mantsyzov B.I., Masselin P.,Ozheredov I.A., and Shkurinov A.P. Enhancement of second-harmonic generation withfemtosecond laser pulses near the photonic band edge for different polarizations ofincident light.// Optics Letters, v.24, №12, 793-795 (1999).13.

Балакин А.В., Буше Д., Бушуев В.А., Манцызов Б.И., Масселин П., ОжередовИ.А., Шкуринов А.П. Усиление генерации сигнала суммарной частоты вмногослойных периодических структурах на краях брэгговской запрещеннойзоны.// Письма в ЖЭТФ, т.70, № 11, 718-721 (1999).14. Mantsyzov B.I. Laue soliton in resonantly absorbing photonic crystal.// OpticsCommunications, v.189, 275-280 (2001).15. Balakin A.V., Bushuev V.A., Mantsyzov B.I., Ozheredov I.A., Petrov E.V., ShkurinovA.P., Masselin P. and Mouret G. Enhancement of sum frequency generation near thephotonic band gap edge under the quasi-phase-matching conditions.// Phys. Rev.

E ,v.63, 046609 (2001).16. Манцызов Б.И., Сильников Р.А. Осциллирующий брэгговский 2π-импульс врезонансно поглощающей решетке.// Письма в ЖЭТФ, т. 74, №9, 511-514 (2001).3017. Манцызов Б.И., Сильников Р.А. Осцилляции брэгговского солитона врезонансной решетке.// Изв. РАН, сер. физическая, т.65, №12, с.1747-1750 (2001).18. Бушуев В.А., Манцызов Б.И., Петров Е.В.

Усиление сигнала суммарной частотыводномерныхфотонныхкристаллахпринеколлинеарнойгеометриивзаимодействия волн.// Изв. РАН, сер. физическая, т.65, №12, 1753-1757 (2001).19. Бушуев В.А., Манцызов Б.И., Прямиков А.Д. Влияние дифракционных эффектовна усиление генерации второй гармоники в одномерных фотонных кристаллах.//Перспективные материалы, №5, с.5-15 (2001).20. Бушуев В.А., Манцызов Б.И., Прямиков А.Д.

Анализ эффективности генерациивторой гармоники в одномерных фотонных кристаллах в зависимости от длиныволны и толщины слоев.// Перспективные материалы, №6, с.38-44 (2001).21. Mantsyzov B.I., Silnikov R.A. Unstable excited and stable oscillating gap 2pi-pulses.//J.Opt.Soc.Am. B, v.19, No.9, p.2203-2207 (2002).22. Манцызов Б.И., Петров Е.В.

Повышение эффективности генерации сигналаудвоенной частоты в широком интервале длин волн в одномерных структурах сфотонными запрещенными зонами.// Изв. РАН, сер. физическая, т.66, №12,с.1787-1792 (2002).23. Khomutov G.B., Beresneva I.V., Bykov I.V., Gainutdinov R.V., Koksharov Yu.A.,Mantsyzov B.I. et al. Formation of polymer films containing multivalent metal cationsby stepwise alternate adsorption of metal cations and polyanions.// Colloids andSurfaces A, v.198-200, p.491-499 (2002).24. Манцызов Б.И., Сильников Р.А. Взаимодействие брэгговских солитонов сослабыми линейными модами в фотонных кристаллах.// Изв.