Параметрические взаимодействия волн в анизотропных метаматериалах
58 29
Ключевые слова:
Метаматериал, Генерация второй гармоники, Фундаментальная волна, Фазовый синхронизмАннотация
Одним из основных факторов, сдерживающих дальнейший прогресс в области приложений метаматериалов, являются значительные энергетические потери, обусловленные явлением плазменного резонанса, а их компенсация представляется наиболее актуальной проблемой современной науки о метаматериалах. В связи с этим в настоящей работе исследуется параметрическое взаимодействие электромагнитных волн, в частности, изучается процесс генерации и усиления второй гармоники в метаматериалах с отрицательным показателем преломления. Получены уравнения, описывающие параметрическое взаимодействие волн для случая неколлинеарного фазового синхронизма и найдены их точные решения при отсутствии потерь энергии путем установления законов сохранения. Рассчитана зависимость интенсивности результирующей волны второй гармоники от разности фаз сигнальной волны и волны накачки и исследована закон сохранения для случая наличия потерь энергии в метаматериале. Установлено, что фундаментальные волны в процессе генерации второй гармоники не могут обмениваться энергией через вторую гармонику при неколлинеарном согласовании фазы, а значит требуется учет эффекта оптического выпрямления поля в нелинейном метаматериале.Библиографические ссылки
1.Shalaev V.M. Physics: Transforming Light // Science – 2008. – Vol. 322(5900) – P. 384-386.
2.Schurig D., Mock J. J., Justice B. J., Cummer S. A., Pendry J. B., Starr A. F.,and Smith D. R. Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies // Science – 2006 – Vol. 314 – P.977.
3.Cai W., Chettiar U. K., Kildishev A. V., and Shalaev V. M. Optical cloaking with metamaterials // Nature Photonics – 2007 – Vol.1 – P.224
4.Noginov, M. A. et al. Enhancement of surface plasmons in an Ag aggregate by optical gain in a dielectric medium // Opt. Lett. – 2006. –Vol 31. –P. 3022–3024.
5.Noginov, M. A. et al. The effect of gain and absorption on surface plasmons in metal nanoparticles. Appl. Phys. B -2007. –Vol. 86. –P. 455–460.
6.ZokanJaksicet. al. Functionalization of plasmonic metamaterials utilizing metal–organic framework thin films //Phys. Scr. – 2012. – P.014051.
7.Gliemann H.,Wöll C. Epitaxially grown metal-organic frameworks // Materials today // - 2012. –Vol. 15(3). –P. 110–116.
8.Mauri A. Kostiainen, PanuHiekkataipale, Ari Laiho et.al. Synthetic and biological nanoparticles combined to produce new metamaterials // Nature Nanotechnology. – 2013. –Vol. 8. –P.52–56.
9.Bingnan Wang, Jiangfeng Zhou, Thomas Koschny, Maria Kafesaki and Soukoulis C.M. Chiral metamaterials: simulations and experiments // J. Opt. A: Pure Appl. – 2009. Vol.11. –P.10.
10.Poddubny A., Iorsh I., Belov P., and Kivshar Y. Hyperbolic metamaterials // Nat. Photonics -2013. –Vol. 7(12). – P. 948–957.
11.Noginov M., Lapine M., Podolskiy V., and Kivshar Y. Focus issue: hyperbolic metamaterials // Opt. Express – 2013. –Vol. 21(12). – P.14895–14897.
12.Kudyshev Zh., Gabitov I.R., Maimistov A. Effect of phase mismatch on second-harmonic generation in negative-index materials // Physical Review A. – 2013. – Vol. 87. – P. 063840.
2.Schurig D., Mock J. J., Justice B. J., Cummer S. A., Pendry J. B., Starr A. F.,and Smith D. R. Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies // Science – 2006 – Vol. 314 – P.977.
3.Cai W., Chettiar U. K., Kildishev A. V., and Shalaev V. M. Optical cloaking with metamaterials // Nature Photonics – 2007 – Vol.1 – P.224
4.Noginov, M. A. et al. Enhancement of surface plasmons in an Ag aggregate by optical gain in a dielectric medium // Opt. Lett. – 2006. –Vol 31. –P. 3022–3024.
5.Noginov, M. A. et al. The effect of gain and absorption on surface plasmons in metal nanoparticles. Appl. Phys. B -2007. –Vol. 86. –P. 455–460.
6.ZokanJaksicet. al. Functionalization of plasmonic metamaterials utilizing metal–organic framework thin films //Phys. Scr. – 2012. – P.014051.
7.Gliemann H.,Wöll C. Epitaxially grown metal-organic frameworks // Materials today // - 2012. –Vol. 15(3). –P. 110–116.
8.Mauri A. Kostiainen, PanuHiekkataipale, Ari Laiho et.al. Synthetic and biological nanoparticles combined to produce new metamaterials // Nature Nanotechnology. – 2013. –Vol. 8. –P.52–56.
9.Bingnan Wang, Jiangfeng Zhou, Thomas Koschny, Maria Kafesaki and Soukoulis C.M. Chiral metamaterials: simulations and experiments // J. Opt. A: Pure Appl. – 2009. Vol.11. –P.10.
10.Poddubny A., Iorsh I., Belov P., and Kivshar Y. Hyperbolic metamaterials // Nat. Photonics -2013. –Vol. 7(12). – P. 948–957.
11.Noginov M., Lapine M., Podolskiy V., and Kivshar Y. Focus issue: hyperbolic metamaterials // Opt. Express – 2013. –Vol. 21(12). – P.14895–14897.
12.Kudyshev Zh., Gabitov I.R., Maimistov A. Effect of phase mismatch on second-harmonic generation in negative-index materials // Physical Review A. – 2013. – Vol. 87. – P. 063840.
Загрузки
Как цитировать
Момынов, С. Б., Мухаметкаримов, Е. С., Габитов, И. Р., & Давлетов, А. Е. (2015). Параметрические взаимодействия волн в анизотропных метаматериалах. Вестник. Серия Физическая (ВКФ), 54(3), 10–16. извлечено от https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/384
Выпуск
Раздел
Физика плазмы
