Исследование электромагнитного поля в одномерных фотонных кристаллах с дефектами
Шабанов А.В., Коршунов М.А., Буханов Е.Р.

 

Институт физики им. Л.В. Киренского, ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск, Россия,
ФИЦ КНЦ СО РАН, Красноярск, Россия

Аннотация:
Проведены расчеты с использованием метода трансфер матриц одномерных фотонных кристаллов с элементами беспорядка и наличием дефектов. Амплитуда сигнала электромагнитного поля внутри структуры при частоте дефектной моды выше, чем в случае с другими частотами. Если дефект расположен в центре кристалла, сохраняется вероятность усиления амплитуды сигнала, несмотря на наличие разупорядоченности по толщинам слоев. При увеличении числа слоев в кристалле поле на дефекте усиливается в несколько раз.

Ключевые слова:
фотонный кристалл, дефектная мода, фотонная запрещенная зона, слоистые периодические структуры.

Цитирование:
Шабанов, А.В. Исследование электромагнитного поля в одномерных фотонных кристаллах с дефектами / А.В. Шабанов, М.А. Коршунов, Е.Р. Буханов // Компьютерная оптика. – 2017. – Т.41, №5. – С. 680-686. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-5-680-686.

Литература:

  1. Joannopoulos, J.D. Photonic crystals: Molding the flow of light / J.D. Joannopoulos, R.D. Meade, J.N. Winn. – Princeton, NJ: Princeton University Press, 1995. – 137 p. – ISBN: 978-0-691037448.
  2. Быков, В.П. Спонтанное излучение в среде с полосным спектром / В.П. Быков // Квантовая электроника. – 1974. – Т. 1, № 7. – C. 1557-1577.
  3. Шабанов, В.Ф. Оптика реальных фотонных кристаллов. Жидкокристаллические дефекты, неоднородности. / В.Ф. Шабанов, С.Я. Ветров, А.В. Шабанов. – Новосибирск: Издательство СО РАН, 2005. – 209 c. – ISBN: 5-7692-0737-X.
  4. Горелик, В.С. Усиление электромагнитного поля в ограниченных одномерных фотонных кристаллах / В.С. Горелик, В.В. Капаев // ЖЭТФ. – 2016. – T. 150, № 3(9). – С. 435-444.
  5. Russell, P. Photonic crystal fibers / P. Russell // Science. – 2003. – Vol. 299, Issue 5605. – P. 358-362. – DOI: 10.1126/science.1079280.
  6. Vigneron, J.-P. Natural photonic crystals / J.-P. Vigneron, P. Simonis // Physica B: Condensed Matter. – 2012. – Vol. 407, Issue 20. – P. 4032-4036.
  7. Елисеева, С.В. Поля и спектры одномерного фотонного кристалла с дефектом инверсионного типа / С.В. Елисеева, В.А. Остаточников, Д.И. Семенцов // Компьютерная оптика. – 2012. – T. 36, № 1. – C. 14-20.
  8. Doskolovich, L.L. Spatial differentiation of optical beams using phase-shifted Bragg grating / L.L. Doskolovich, D.A. Bykov, E.A. Bezus, V.A. Soifer // Optics Letters. – 2014. – Vol. 39, Issue 5. – P. 1278-1281. – DOI: 10.1364/OL.39.001278.
  9. Bykov, D.A. Optical computation of the Laplace operator using phase-shifted Bragg grating / D.A. Bykov, L.L. Doskolovich, E.A. Bezus, V.A. Soifer // Optics Express. – 2014. – Vol. 22, Issue 21. – P. 25084-25092.
  10. Golovastikov, N.V. Spatial optical integrator based on phase-shifted Bragg gratings / N.V. Golovastikov, D.A. Bykov, L.L. Doskolovich, E.A. Bezus // Optics Communications. – 2015. – Vol. 338. – P. 457-460. – DOI: 10.1016/j.optcom.2014.11.007.
  11. Nasedkina, Y.F. Transformation of a Gaussian pulse when interacting with a one-dimensional photonic crystal with an inversion defect / Y.F. Nasedkina, S.V. Eliseeva, D.I. Sementsov // Photonics and Nanostructures: Fundamentals and Applications. – 2016. – Vol. 19. – P. 31-38. – DOI: 10.1016/j.photonics.2016.02.002.
  12. Dadoenkova, Yu.S. Reshaping of Gaussian light pulses transmitted through one-dimensional photonic crystals with two defect layers / Yu.S. Dadoenkova, N.N. Dadoenkova, I.L. Lyubchanskii, D.I. Sementsov // Applied Optics. – 2016. – Vol. 55, Issue 14. – P. 3764-3770. – DOI: 10.1364/AO.55.003764.
  13. Abram, R.A. A study of a phase formalism for calculating the cumulative density of states of one-dimensional photonic crystals / R.A. Abram, A.A. Greshnov, S. Brand, M.A. Kaliteevski // Journal of Modern Optics. – 2017. – Vol. 64, Issue 15. – P. 1-9. – DOI: 10.1080/09500340.2017.1296597.
  14. Рыбин, М.В. Экспериментальное исследование фотонной зонной структуры синтетических опалов в условиях низкого диэлектрического контраста / М.В. Рыбин, К.Б. Самусев, М.Ф. Лимонов // Физика твёрдого тела. – 2007. – № 12. – C. 2174-2183.
  15. Rybin, M.V. Dimensionality effects on the optical diffraction from opal-based photonic structures / M.V. Rybin, I.S. Sinev, A.K. Samusev, K.B. Samusev, E.Yu. Trofimova, D.A. Kurdyukov, V.G. Golubev, M.F. Limonov // Physical Review B. – 2013. – Vol. 87. – 125131 (8 p.). – DOI: 10.1103/PhysRevB.87.125131.
  16. Vukusic, P. Photonic structures in biology / P. Vukusic, J.R. Sambles // Nature. – 2003. – Vol. 424. – P. 852-855. – DOI: 10.1038/nature01941.
  17. Bossard, J.A. Evolving random fractal Cantor superlattices for the infrared using a genetic algorithm / J.A. Bossard, L. Lin, D.H. Werner // Journal of the Royal Society Interface. – 2016. – Vol. 13, Issue 114. – 20150975 (11 p.). – DOI: 10.1098/rsif.2015.0975.
  18. Kinoshita, S. Physics of structural colors / S. Kinoshita, S. Yoshioka, J. Miyazaki // Reports on Progress in Physics. – 2008. – Vol. 71, Issue 7. – 076401 (30pp.). – DOI: 10.1088/0034-4885/71/7/076401.
  19. Jacobs, M. Photonic multilayer structure of Begonia chloroplasts enhances photosynthetic efficiency / M. Jacobs, M. Lopez-Garcia, O.-P. Phrathep, T. Lawson, R. Oulton, H.M. Whitney // Nature Plants. – 2016. – Vol. 2, Issue 11. – 16162 (6 p.). – DOI: 10.1038/NPLANTS.2016.162.
  20. Yeh, P. Electromagnetic propagation in periodic stratified media. I. General theory / P. Yeh, A. Yariv, Ch.-Sh. Hong // Journal of the Optical Society of America. – 1977. – Vol. 67, Issue 4. – P. 423-438. – DOI: 10.1364/JOSA.67.000423.
  21. Aas, E. Refractive index of phytoplankton derived from its metabolite composition / E. Aas // Journal of Plankton Research. – 1996. – Vol. 18, Issue 12. – P. 2223-2249. - DOI: 10.1093/plankt/18.12.2223.
  22. McKenzie, D.R. Silvery fish skin as an example of a chaotic reflector / D.R. McKenzie, Y. Yin, W.D. McFall // Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. – 1995. – Vol. 451, Issue 1943. – P. 579-584. – DOI: 10.1098/rspa.1995.0144.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20