Nieliniowy kryształ fotoniczny
Nieliniowe kryształy fotoniczne są zwykle używane jako materiały quasi-dopasowujące fazowo . Mogą być jednowymiarowe, dwuwymiarowe lub trójwymiarowe.
Nieliniowe kryształy fotoniczne
Mówiąc ogólnie, nieliniowe kryształy fotoniczne (PC) to struktury okresowe, których odpowiedź optyczna zależy od natężenia pola optycznego rozchodzącego się w krysztale. Bezpośrednią konsekwencją jest to, że takie struktury mają nowe właściwości optyczne z ulepszonymi lub nowymi funkcjami, których nie można uzyskać za pomocą ich liniowego odpowiednika, a mianowicie liniowych pPC. Jednym z takich przykładów jest przestrajalność optyczna, czyli optyczna kontrola odpowiedzi urządzeń opartych na PC. Chociaż przestrajalność właściwości optycznych kryształów fotonicznych można osiągnąć, na przykład, przykładając pole elektryczne do odwróconego opalizującego PC infiltrowanego nematycznym ciekłym kryształem , modulując współczynnik załamania światła PC poprzez efekt elektrooptyczny indukowane przez zewnętrzne pole elektryczne lub wywołane temperaturą zmiany współczynnika załamania światła PC, szybkie działanie wymagane dla niektórych zaawansowanych systemów komunikacji optycznej można uzyskać tylko wtedy, gdy zastosowane zostaną wewnętrzne nieliniowości optyczne w materiale PC. Powodem tego jest ultraszybka reakcja niektórych nieliniowych materiałów dielelektrycznych na pola optyczne. W przeciwieństwie do obecnie bardzo rozległych badań nad właściwościami i urządzeniami w liniowych kryształach fotonicznych, badania nad teoretycznym i eksperymentalnym zachowaniem tych struktur w warunkach intensywnych pól optycznych, np. w reżimie nieliniowym, są wciąż w fazie formacyjnej.
Współczynnik załamania nieliniowego kryształu zmienia się w odpowiedzi na przyłożone pole elektromagnetyczne. Niektóre cechy nieliniowych kryształów używanych do generowania splątanych fotonów obejmują:
- Nieliniowość: Współczynnik załamania światła kryształu zmienia się wraz z intensywnością padającego światła. Jest to znane jako nieliniowa odpowiedź optyczna.
- Okresowość: Kryształ ma regularną, powtarzającą się strukturę. Jest to znane jako struktura sieciowa, która odpowiada za regularne rozmieszczenie atomów w krysztale.
- Anizotropia optyczna: Kryształ ma różne współczynniki załamania wzdłuż różnych osi krystalograficznych.
- Wrażliwość na temperaturę i ciśnienie: Nieliniowość kryształu może zmieniać się wraz z temperaturą i ciśnieniem, dlatego kryształ powinien być utrzymywany w stabilnym środowisku temperatury i ciśnienia.
- Wysoki współczynnik nieliniowości: pożądany jest duży współczynnik nieliniowości, który umożliwia generowanie dużej liczby splątanych fotonów.
- Wysoki próg uszkodzenia optycznego: Kryształ o wysokim progu uszkodzenia optycznego może wytrzymać dużą intensywność wiązki pompującej.
- Przejrzystość w pożądanym zakresie długości fal: Ważne jest, aby kryształ był przezroczysty w zakresie długości fal wiązki pompującej, aby zapewnić wydajne interakcje nieliniowe
- Wysoka jakość optyczna i niska absorpcja: Kryształ powinien charakteryzować się wysoką jakością optyczną i niską absorpcją, aby zminimalizować utratę wiązki pompy i generowanych splątanych fotonów.