Нелинейная оптика метаматериалов с нулевым показателем преломления
О создании среды с эффективным показателем преломления равным нулю сообщалось ранее в работе [2]. Близость или равенство нулю показателя преломления среды означает, что распространяющиеся в такой среде фотоны несут пренебрежимо малый, либо нулевой импульс. Прежде всего, это интересно с точки зрения рассмотрения нелинейно-оптических явлений, в которых законы сохранения импульса или, иначе, условия фазового согласования играют существенную роль. В случае среды с нулевым показателем преломления эти условия выполняются автоматически, в том числе для волн, распространяющихся в противоположных направлениях. Поэтому такие среды представляют интерес для нелинейной оптики. В работе был рассмотрен процесс четырехволнового взаимодействия близкорасположенных частотных компонент, поскольку изготовленный метаматериал имеет узкую спектральную область с нулевым показателем преломления. В эксперименте наблюдалась одновременная генерация излучения в прямом и обратном направлении с приблизительно одинаковой эффективностью, что является труднодостижимым при использовании обычных нелинейных сред ввиду малой длины когерентности для обратного процесса (10-100 нм). Полученные экспериментальные результаты служат подтверждением основной идеи работы.
Предложенные в данной работе идеи открывают новую “степень свободы” для реализации нелинейно-оптических взаимодействий и могут быть обобщены на случай рамановского рассеяния света, а также получения запутанных фотонов в квантовой оптике.
Рис. А) Схема эксперимента; B) Спектр основного (красный) и генерируемого (зеленый) излучения;
C) Дизайн метаматериала типа “рыбная сеть”, изготовленного из двадцати чередующихся слоев золота
(30 нм) и фторида магния (50 нм) с отверстиями.
Источник информации:
1. H. Suchowski et al., Science 342, 1223 (2013)
2. E. J. R. Vesseur et al., PRL 110, 013902 (2013)
Ссылка: