Propagacja światła w środowisku nieliniowym
Światło rozprzestrzeniające się w kryształach fotonicznych zachowuje się w sposób analogiczny do elektronów przemieszczających się w krysztale półprzewodnikowym. Innymi słowy struktury okresowe mogą służyć do kontrolowania przepływu światła w sposób dość zbliżony do elektronów w półprzewodnikowych urządzeniach elektronicznych. Wiele badań w ramach finansowanego przez UE projektu INDIGO (Interaction of nonlinearity and disorder: Gateways to optics) poświęcono zrozumieniu tych efektów okresowości w kryształach fotonicznych. Przedmiotem badania było dość słabo zbadane zjawisko: termalizacja sprzężonych pól światła w obecności modulacji międzyfazowej oraz mieszania fal. W ramach optyki nieliniowej, sytuacja ta odpowiada propagacji światła polaryzowanego w materiałach dwójłomnych. Zespół projektu INDIGO wykorzystał arsenek galu i glinu jako materiał próbny o regularnej symetrii i stopił dwutlenek krzemu jako odpowiadającą próbkę kryształu izotropowego. Wykazano, że ewolucja systemu do stanu ostatecznej równowagi przechodzi przez stadium pośrednie, w którym wymiana energii między falowodami jest nieznaczna. Z drugiej strony rozkład przesunięć fazowych, intensywność i stan polaryzacji każdego falowodu jest w dużym stopniu zależny od parametrów materiałowych i warunków wstępnych. Badania projektu stanowiły pierwszą próbę zbadania wpływu polaryzacji na termalizację w nieciągłych systemach falowodów optycznych. Oczekuje się, że odkrycia będą miały znaczny wpływ na przetwarzanie sygnałów w systemach komunikacji światłowodowej. Mają one także dość ogólny charakter, dzięki czemu mogą mieć zastosowanie do innych systemów nieliniowo sprzężonych. Jako ewentualną kontynuację tego badania zespół INDIGO rozważa przeprowadzenie szczegółowego badania zależności materiałów od końcowego stanu termicznego i pełną analizę termodynamiczną.
Słowa kluczowe
Środowisko nieliniowe, rozpraszanie światła, nieliniowość, kryształ fotoniczny, optyka, termalizacja
