Institut za nuklearne nauke Vinča

Petra P. Beli čev, Igor Ilić, Milutin Stepić, Andrey Kanshu, Christian E. Rüter, Detlef Kip i Vladimir Shandarov

     

Fotonske talasovodne rešetke Defekti Sprezanje svetlosti sa defektom Opis strukture Rezultati Zaključak

Periodične fotonske rešetke sastavljene od niza paralelnih talasovoda Sprezanje susednih talasovoda kao posledica preklapanja repova signala u njima Difrakcija u kontinualnim sistemima svetlosti ostaje u centru Difrakcija u diskretnim sistemima svetlosti ostaje u centru

Fotonske talasovodne rešetke – “Optički poluprovodnici”

Dozvoljene zone Floquet-Bloch-ove funkcije Zabranjene zone – lokalizovana rešenja (solitoni) Zonski dijagram fotonske talasovodne rešetke

Tačkasti (

point

) defekt Prošireni (

extended

) defekt    Menjanje indeksa prelamanja ili debljine jednog od kristalnih slojeva fotonske strukture Razbijanje translacione simetrije Vrste defekata (tačkasti, prošireni, površinski)

Litijum niobat

Zasićujuća nelinearnost

Λ L – LiNbO 3 : Λ R

     Talasovodi dobijeni difuzijom titanijuma (Ti) L=20mm (dužina talasovoda)

λ = 532

nm Λ L = 9 μm – period re šetke levo od defekta Λ R = 8 μm – period re šetke desno od defekta

d –

širina defekta (2 μm :0,25 μm :4,5μm)

n

– broj talasovoda

Nelinearna diskretna Šredingerova jednačina: i dE n dz 2 +C n,n-1 E +C n-1 n,n+1 E n+1 + α E n 1+ κ E n 2 E =0 n α=±1 (fokusirajuća/defokusirajuća nelinearnost) κ – jačina zasićujuće nelinearnosti Koeficijent sprezanja eksponencijalno zavisi od širine defekta Zavisnost dobijena iz linearne Šredingerove jednačine (α=0)

(a) Unstaggered lokalizovani linearni mod za

d=2,5

μm (b) Staggered lokalizovani linearni mod za

d=2,5

μm Fazni dijagram u C prostoru

Upadni intenzitet, d=2 μm Izlazni intenzitet, d=2 μm Faza - staggered,

d=2

μm Faza - unstaggered,

d=2

μm

Pozicija defekta

Upadni intenzitet, d=2,25 μm Izlazni intenzitet, d=2,25 μm Upadni intenzitet, d=2,5 μm Izlazni intenzitet, d=2,5 μm

Postojanje i stabilnost solitona : Vakhitov-Kolokolov kriterijum Unstaggered:

dP d

  0 Staggered:

dP d

  0 Nema lokalizacije u linearnom režimu

n=1 (a) d=2,5 μm (b) d=4,25 μm

- Linearni lokalizovani mod - Nelinearni lokalizovani mod (60% ukupne snage lokalizovano u prvom talasovodu ) - Nelinearni lokalizovani mod (95% ukupne snage lokalizovano u prvom talasovodu )

- - - Minimalna snaga (power treshold ) potrebna za formi ranje solitona u homogenoj rešeci daleko od defekta Minimalna snaga (power treshold) potrebna za formiranje solitona u funkciji pozicije pobuđenog talasovoda Pozicije talasovoda levo i desno od defekta

      Posmatrano je postojanje linearnih i nelinearnih modova koji se formiraju na defektu i u njegovoj okolini.

Manji defekt, veće sprezanje.

Za manje širine defekta postoje linearni lokalizovani modovi (unstaggered i staggered).

U nelinearnom režimu dolazi do povećanja minimalne snage potrebne za formiranje lokalizovanih struktura u odnosu na homogene delove rešetke daleko od defekta, dok za male defekte u slučaju prvog talasovoda ovaj prag ne postoji.

Teorijski i eksperimentalni rezultati se slažu.

Prisustvo defekata u fotonskim veliki značaj u budućim rešetkama može imati fotonskim omogućavajući usmeravanje svetlosti na željeni način, ubrzavajući prenos i procesiranje informacija.

sistemima,

H V A L A N A P A Ž Nj I !

!!