#P-40


Wpływ interferencji fal przeciwbieżnych na właściwości nieliniowych struktur wykazujących symetrię PT

Agnieszka MOSSAKOWSKA-WYSZYŃSKA1, Michał RĘKAWEK1, Piotr WITOŃSKI1, Paweł SZCZEPAŃSKI1,2

1Politechnika Warszawska, Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa
2Instytut Łączności - Państwowy Instytut Badawczy, ul. Szachowa 1, 04-894 Warszawa

Fotoniczne struktury PT (z ang. parity time), badane od końca XX wieku, tworzone są z materiałów charakteryzujących się zrównoważonym poziomem wzmocnienia i strat. Mają one szereg ciekawych własności, np.: silne wzmocnienie fali o długości rezonansowej, kierunkową niewidzialność, czy nieodwracalność propagacji światła. Struktury takie zbudowane są z dwóch materiałów optycznie czynnych ułożonych naprzemiennie, wzmacniającego i stratnego. W ogólności, współczynniki załamania obu materiałów są zespolone, a ich części urojone mają przeciwne znaki.
W pracy przedstawiono po raz pierwszy analizę numeryczną nieliniowych struktur wykazujących symetrię PT z uwzględnieniem efektu nasycenia wzmocnienia i strat oraz interferencji fal podróżujących w przeciwnych kierunkach. Analizę tę przeprowadzono wykorzystując zmodyfikowaną metodę macierzy transferu pozwalającą na opis przejścia fal przez kolejne warstwy struktury PT [1,2]. Otrzymano charakterystyki natężenia wyjściowego Iout({g,a}) w funkcji natężenia fali wejściowej Iin oraz parametrów badanej struktury PT. Pokazano, że w przypadku takich samych poziomów natężenia nasycenia w obu warstwach struktury PT, uwzględnienie efektu interferencji fal (η=1) istotnie zmienia przebieg charakterystyk wyjściowych, patrz Rys.1. W sytuacji, gdy natężenie nasycenia wzmocnienia Isg jest większe niż nasycenia strat Isa, efekt ten modyfikuje charakterystyki wyjściowe jedynie w zakresie dużych natężeń fal wejściowych.



Rys. 1. Natężenie fali wyjściowej Iout({g,a}) w funkcji natężenia fali padającej Iin.



Literatura
[1] S. Phang, Theory and numerical modelling of parity-time symmetric structures for photonics, lipiec 15, 2016. http://eprints.nottingham.ac.uk/32596/ (dostęp 1 lipca 2024)
[2] A. Mossakowska-Wyszyńska, P. Witoński, P. Szczepański, Operation of Fabry-Perot laser with nonlinear PT-symmetric mirror, Bull. Pol. Acad. Sci.: Tech. Sci. (2021), 69, 6, pp. e139202.