Аннотация:
Рассмотрено распространение света через единичный усиливающий слой и многослойные системы, содержащие усиливающие слои. Проведён сравнительный анализ результатов, основанных на применении формул Френеля и на суммировании рядов Эйри, а также результатов, полученных численным решением временнóй задачи для нелинейных уравнений Максвелла–Блоха методом конечных разностей (FDTD-методом). Рассмотрена задача о нормальном и наклонном прохождении волны через усиливающий слой и через пластину фотонного кристалла. Для задачи о фотонном кристалле обсуждаются случаи нахождения линии усиления как в разрешённой, так и в запрещённой зоне фотонного кристалла. Показано, что приближение плоской монохроматической волны в общем случае неприменимо к системе с усиливающими средами, что выражается в нарушении принципа причинности. Однако учёт структуры переднего фронта волны и конечной апертуры пучка делают постановку задачи физически осмысленной и позволяют получить корректные результаты во всех трёх подходах.
Поступила:27 октября 2010 г. Доработана: 16 июля 2012 г. Одобрена в печать: 2 августа 2012 г.
Образец цитирования:
А. В. Дорофеенко, А. А. Зябловский, А. А. Пухов, А. А. Лисянский, А. П. Виноградов, “Прохождение света через композитные материалы, содержащие усиливающие слои”, УФН, 182:11 (2012), 1157–1175; Phys. Usp., 55:11 (2012), 1080–1097
L. A. Pazynin, H. Sliusarenko, V. L. Pazynin, “Electromagnetic wave passage through impedance-matched graded interfaces between RHM and LHM media: passive and active transition layer variants”, Opt. Lett., 48:21 (2023), 5759
Gregory V. Morozov, “Two forms of transfer matrix for one-dimensional optical structures”, Opt Quant Electron, 55:12 (2023)
Pilehvar E., Amooghorban E., Moravvej-Farshi M.K., “Quantum Optical Analysis of Squeezed State of Light Through Dispersive Non-Hermitian Optical Bilayers”, J. Opt., 24:2 (2022), 025201
I. V. Doronin, E. S. Andrianov, A. A. Zyablovsky, “Overcoming the Diffraction Limit on the Size of Dielectric Resonators Using an Amplifying Medium”, Phys. Rev. Lett., 129:13 (2022)
Sho Sugiura, Eugene A. Demler, Mikhail Lukin, Daniel Podolsky, “Resonantly enhanced polariton wave mixing and parametric instability in a Floquet medium”, The Journal of Chemical Physics, 156:17 (2022)
Zyablovsky A.A., Doronin V I., Andrianov E.S., Pukhov A.A., Lozovik Yu.E., Vinogradov A.P., Lisyansky A.A., “Exceptional Points as Lasing Prethresholds”, Laser Photon. Rev., 15:3 (2021), 2000450, 2000450
Kuzmin D.A., Bychkov V I., Shavrov V.G., Temnov V.V., “Hyperbolic Plasmonics With Anisotropic Gain-Loss Metasurfaces”, Opt. Lett., 46:2 (2021), 420–423
Tereshchenkov E.A., Andrianov E.S., Zyablovsky A.A., Pukhov A.A., Vinogradov A.P., “Mechanism For the Pumping-Dependent Red Shift in the Amplified Spontaneous Emission Spectra of Colloidal Quantum Dots”, J. Phys. Chem. C, 125:49 (2021), 27298–27304
Nechepurenko I.A., Dorofeenko V A., Butov V O., “Optimal Defect Position in a Dfb Fiber Laser”, Opt. Express, 29:9 (2021), 13657–13668
Krasnok A. Alu A., “Active Nanophotonics”, Proc. IEEE, 108:5 (2020), 628–654
Hovakimyan H.H., Aslanyan L.S., Aivazyan A.E., “Polarized Light in a Weakly Inhomogeneous Anisotropic Media With Amplification”, J. Contemp. Phys.-Armen. Acad. Sci., 55:2 (2020), 123–130
Gralak B., “Negative Index Materials: At the Frontier of Macroscopic Electromagnetism”, C. R. Phys., 21:4-5 (2020), 343–366
Ю. В. Юанов, А. А. Зябловский, Е. С. Андрианов, И. В. Доронин, А. А. Пухов, А. П. Виноградов, А. А. Лисянский, “Зависимость объема собственных мод одномерного случайного лазера от инверсной населенности активной среды”, Письма в ЖЭТФ, 112:11 (2020), 725–729; Yu. V. Yuanov, A. A. Zyablovsky, E. S. Andrianov, I. V. Doronin, A. A. Pukhov, A. P. Vinogradov, A. A. Lisyansky, “Dependence of the volume of eigenmodes of a one-dimensional random laser on the inverse population of the active medium”, JETP Letters, 112:11 (2020), 688–692
Novitsky V D., “Cpa-Laser Effect and Exceptional Points in Pt-Symmetric Multilayer Structures”, J. Opt., 21:8 (2019), 085101
М. В. Давидович, “Гиперболические метаматериалы: получение, свойства, применения, перспективы”, УФН, 189:12 (2019), 1249–1284; M. V. Davidovich, “Hyperbolic metamaterials: production, properties, applications, and prospects”, Phys. Usp., 62:12 (2019), 1173–1207
М. В. Рыбин, М. Ф. Лимонов, “Резонансные эффекты в фотонных кристаллах и метаматериалах (к 100-летию Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН)”, УФН, 189:8 (2019), 881–898; M. V. Rybin, M. F. Limonov, “Resonance effects in photonic crystals and metamaterials (100th anniversary of the Ioffe Institute)”, Phys. Usp., 62:8 (2019), 823–838
Cahyono E., Sudiana I.N., Raya R., Firihu M.Z., International Conference on Mathematics: Pure, Applied and Computation, Journal of Physics Conference Series, 1218, IOP Publishing Ltd, 2019