Materiały fotoniczne nowej generacji Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

Kryształy z fotoniczną przerwą energetyczną (kryształy fotoniczne) 1D ośrodek jednorodny – zależność dyspersyjna:  k n=1 n >1 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

2) ośrodek jednorodny, quasi-periodyczny @ fala świetlna  k Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

przerwa ! 3) ośrodek niejednorodny, periodyczny a @ fala świetlna  k  k przerwa ! por. z cienkimi warstwami (wykł. 2) Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

Przykłady realizacji struktur Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

zastosowania: Kryształy fotoniczne pozwalają na propagację dozwolonych modów promieniowania z b. małymi stratami i zmianę kierunku propagacji pod b. ostrymi kątami (co jest niemożliwe w standardowych światłowodach) Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

Możliwa realizacja w formie światłowodów fotonicznych (z fotoniczną przerwą en.) Przykładowe konstrukcje: dozwolone (a) i zabronione (b i c) mody promieniowania w światłowodzie fotonicznym (a) (b) (c) bardzo małe tłumienie, bardzo silne nieliniowości Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

RHM (right-handed materials) Metamateriały, left-handed materials   jonosfera Re(n) = 0 RHM (right-handed materials) n > 0 LHM n < 0 seignetto-magnetyki Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

Możliwości jednoczesnego spełnienia warunków <0, <0  <0, n urojone  <0, n <0 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

Ośrodki z koherencją kwantową koherencja  stan superpozycji, niediagonalne elementy m. gęstości Atom + rezonansowe pole EM e g ħ0 Atom 2-poziomowy + rezonansowe pole EM 200 400 600 800 1000 0.2 0.4 0.6 0.8 1 t =0.002 =0.1 ee Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

Atom 2-poziomowy z niezerowym krętem + światło spolaryzowane |-1 |0 |+1 – + g Je =1 – + Jg =0 koherencja zeemanowska  charakterystyczna ewolucja ułatwia adresowanie i selektywną detekcję Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

zeemanowskie koherencje stanów atomowych różne możliwości: |-1 |0 |+1 – + e Je =0 Jg =1 m= -2 -1 0 +1 +2 Je =2 Jg =2 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

Własności optyczne materiałów - podstawy g Atom 2-poziomowy + rezonansowe pole EM ħ0 0   absorpcja 0  n – 1 dyspersja Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

W atomie 3-poziomowym + 2 rezonansowe pola EM możliwe więcej koherencji: 1 2 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

Np. przejście J=1 – J’=0 & rezonansowa wiązka liniowo spolaryzowana B0 B=0 J=0 J=1 Drastyczna modyfikacja własności optycznych! m +1 –1 m +1 –1   B 0   absorpcja 0   EIT (Electromagnetically Induced Transparency) 0  n – 1 0  n – 1 kontrola dyspersja slow, fast, stopped light Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011

Inny przykład - nieliniowa rotacja Faradaya mF +1 –1 bez koherencji: z koherencją: - 2000 1000 30 20 10 Magnetic field [G] Rotation angle [mrad] - 2000 1000 30 20 10 Magnetic field [G] Rotation angle [mrad] ~G b. duża stała Verdeta - możliwość pomiaru b. słabych pól magnetycznych ! Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 7 2010/2011