Параметрические взаимодействия волн в анизотропных метаматериалах

Abstract

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.