Генерация второй гармоники в метаматериалах с нулевым показателем преломления

  • Ж. А. Кудышев Казахский национальный университет им. аль-Фараби
  • А. Е. Давлетов Казахский национальный университет им. аль-Фараби
  • И. Р. Габитов Университет Аризоны, г. Тусон
  • А. Кисан Казахский национальный университет им. аль-Фараби
  • Е. С. Мухаметкаримов Казахский национальный университет им. аль-Фараби

Abstract

На основе классических уравнений Максвелла выведены уравнения, описывающие многоволновое взаимодействие в переходных метаматериалах, показатель преломления которых меняется вдоль образца от положительных до отрицательных значений. Предсказано явление генерации второй гармоники в переходном слое, вблизи которого коэффициент преломления обращается в нуль, даже при слабых интенсивностях фундаментальной волны накачки. Получены аналитические решения соответствующих уравнений и разработаны конкретные рекомендации для создания компактного генератора второй гармоники на переходном метаматериале. С помощью математического моделирования методом FDTD (finite difference time domain) установлено, что эффективность генерации второй гармоники в переходном метаматериале зависит от угла падения и толщины слоя.

References

1. Litchinitser N. M., Maimistov A. I., Gabitov I. R., Sagdeev R. Z., and Shalaev V. M. Metamaterials: electromagnetic enhancement at zero-index transition // Opt. Lett. – 2008. – Vol.33. – P. 2350-2352.

2. Mozjerin I., Gibson E. A., Furlani E. P., Gabitov I. R., Litchinitser N. M. Electromagnetic enhancement in lossy optical transition metamaterials // Opt. Lett. – 2010. –Vol. 35. – P. 3240-3242.

3. Alali F. and Litchinitser N. M. Gaussian Beams in Near-Zero Transition Metamaterials // Opt.Commun. – 2013. – Vol. 291. – P. 179-183.

4. Zheludev N.I. and Kivshar Y.S. From metamaterials to metadevices // Nature Materials – 2012. – Vol. 11. – P. 917-924.

5. Poutrina E., Huang D., and Smith D. R. Analysis of nonlinear electromagnetic metamaterials // N. J. Phys. – 2010. – Vol. 12. – P. 093010.

6. Poutrina E., Huang D., Urzhumov Y., and Smith D.R. Nonlinear oscillator metamaterial model: numerical and experimental verification // Opt. Express – 2011. – Vol.19. – P. 8312-8319.

7. Boyd R.W., Nonlinear optics. 2nd ed. 2003, Academic Press: San Diego, CA. – 255 p.

8. Franken P.A. and Ward J.F. Optical Harmonics and Nonlinear Phenomena // Rev. Mod. Phys. – 1963. – Vol. 35. – P. 23.

9. Niesler F. B. P., Feth N., Linden S., and Wegener M. Second-harmonic optical spectroscopy on split-ring-resonator arrays // Opt. Lett. – 2011. – Vol.36. – P. 1533-1535.

10. Rose A. A., Huang D., and Smith D. R. Controlling the Second Harmonic in a Phase-Matched Negative-Index Metamaterial // Phys. Rev. Lett. – 2011. – Vol.107. – P. 063902.

11. Kudyshev Zh., Gabitov I., and Maimistov A. Effect of phase mismatch on second-harmonic generation in negative-index materials // Phys. Rev. A – 2013. – Vol.87. – P. 063840.
Published
2015-08-15
How to Cite
КУДЫШЕВ, Ж. А. et al. Генерация второй гармоники в метаматериалах с нулевым показателем преломления. Recent Contributions to Physics (Rec.Contr.Phys.), [S.l.], v. 54, n. 3, p. 26-33, aug. 2015. ISSN 2663-2276. Available at: <https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/386>. Date accessed: 25 oct. 2020.

Keywords

Метаматериал с нулевым показателем преломления; Генерация второй гармоники; Метод FDTD

Most read articles by the same author(s)

Obs.: This plugin requires at least one statistics/report plugin to be enabled. If your statistics plugins provide more than one metric then please also select a main metric on the admin's site settings page and/or on the journal manager's settings pages.