![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Развитие фотонных технологий напрямую зависит от достижений в области создания новых нелинейно-оптических материалов. В последнее время получили большое распространение нелинейные метаматериалы — упорядоченные наноструктуры, обладающие конфигурационными резонансами, сопровождающимися усилениями локальных полей. Последние обеспечивают увеличение эффективности нелинейно-оптических процессов, таких как, например, генерация оптических гармоник, на несколько порядков величины по сравнению с исходными материалами. Однако в подавляющем большинстве задач современной фотоники используется приближение не зависящей от времени диэлектрической проницаемости, что ограничивает круг используемых нелинейно-оптических эффектов. В данном проекте будут впервые экспериментально рассмотрены метаматериалы, в которых происходит фотоиндуцированное сверхбыстрое изменение диэлектрической проницаемости в процессе распространения через них света. Планируется наблюдение в быстроизменяющихся метаматериалах эффекта адиабатической перестройки частоты, исследование эффекта генерации дробных оптических гармоник, а также разработка новых типов необратимых оптических сред. Будут разработаны метаматериалы на основе как прямозонных, так и непрямозонных полупроводников, исследованы эффекты как в ближнем, так и в среднем ИК-диапазонах, а также построены соответствующие полуаналитические (на основе метода связанных мод) и численные модели исследуемых процессов. Результаты проекта станут важным шагом в понимании нелинейно-оптических процессов на микро- и наномасштабах и будут востребованы в перспективных устройствах нелинейной интегральной фотоники.
Progress in photonic technologies directly depends on the achievements in nonlinear photonics. Recently, nonlinear metamaterials have become one of the central topic in the photonics community for they possess shape-dependent resonances manifested as amplified local electromagnetic fields. The latter provide an increase in the efficiency of nonlinear optical processes, such as, for example, the generation of optical harmonics, by several orders of magnitude in comparison with the source materials. However, in the majority of modern photonics problems, the approximation of a time-independent permittivity is used, which limits the toolbox of nonlinear-optical effects. In this project, metamaterials in which a photoinduced ultrafast change in the refractive index will be experimentally examined for the first time. We plan to observe the effect of adiabatic frequency tuning in rapidly changing metamaterials, to investigate the effect of non-integer optical harmonics, and to develop new types of non-reciprocal optical materials. Metamaterials will be fabricated using both direct-band and/or indirect-gap semiconductors, the effects in both the near- and the mid-IR bands will be investigated, and corresponding semi-analytical, coupled-mode-theory-based, and numerical models of the investigated processes will be constructed. The results of the project will be an important step in understanding nonlinear optical processes on micro- and nanoscales and will be promising in nonlinear integrated photonics.
1. В полупроводниковых метаматериалах будет впервые систематически изучен эффект адиабатической перестройки частоты, вызванной сверхбыстрой фотоиндуцированной модуляцией показателя преломления. Ожидается, что эффективная перестройка частоты будет наблюдаться при мощностях излучения на 3-4 порядка меньших тех, что необходимы в газовых средах, а максимальная величина сдвига длины волны будет как минимум на порядок выше, чем в известных твердотельных средах. При этом эффективности преобразования частоты ожидаются на уровне десятков процентов, что на несколько порядков превышает текущие показатели для субволновых структур и материалов. 2. Будет всесторонне изучен эффект генерации нецелочисленных оптических гармоник в полупроводниковых метаматериалах, изготовленных на основе различных материалов: аморфный германий, арсенид галлия, аморфный и кристаллический кремний. 3. Будет исследована возможность нарушения обратимости Лоренца за счет временной модуляции показателя преломления и разработаны новые виды оптических изоляторов и диодов на основе быстроизменяющихся метаматериалов.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 19 апреля 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Фотоника быстроизменяющихся метаматериалов |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Фотоника быстроизменяющихся метаматериалов |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Фотоника быстроизменяющихся метаматериалов |
Результаты этапа: | ||
4 | 12 мая 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Фотоника быстроизменяющихся метаматериалов |
Результаты этапа: | ||
5 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Фотоника быстроизменяющихся метаматериалов |
Результаты этапа: | ||
6 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Фотоника быстроизменяющихся метаматериалов |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".