Samenvatting
Linkshandige materialen zijn een volledig nieuwe klasse fotonische materialen die gekenmerkt worden door een zeer bijzondere eigenschap, namelijk een negatieve brekingsindex. Tot nu toe werden alleen de lineaire eigenschappen van dergelijke materialen bestudeerd. Het is dan ook de bedoeling van dit afstudeerwerk om het gebruik van linkshandige materialen te veralgemenen naar niet-lineaire fotonische elementen. We beschouwen een dubbel gelaagde Fabry-Perot resonator, waarvan één deel gevuld is met een traditioneel materiaal en het andere deel met een linkshandig materiaal.In een eerste stap ontwikkelen we een analytisch model voor de paraxiale voortplanting van coherent licht in een niet-lineair linkshandig materiaal. We tonen aan dat de interactie van een heengaande en een gereflecteerde golf met het materiaal beschreven kan worden door een stelsel van twee niet-lineaire schrödingervergelijkingen. Diffractie, dispersie en het niet-lineair effect van het Kerr-type worden in rekening gebracht. Tenslotte wordt het bekomen model vervolledigd met de gepaste randvoorwaarden.
In een tweede stap vereenvoudigen we het model met behulp van de mean field benaderingen; op die manier vinden we een enkele dynamische vergelijking die het uitgangsveld van de resonator geeft in functie van het ingangsveld. Op het eerste zicht lijkt de bekomen vergelijking identiek aan die voor een conventionele Fabry-Perot resonator, maar we laten zien dat er toch een belangrijk verschil is: de coëfficiënt van de diffractieterm kan continu worden aangepast door de relatieve diktes van de lagen in de caviteit te veranderen. Hierdoor is het niet alleen mogelijk om de diffractie te compenseren, maar kan men ook een regime van negatieve diffractie instellen in de resonator. Compensatie van de diffractie blijkt uiterst voordelig te zijn voor de toepassingen, aangezien hinderlijke diffractieverliezen in optische transistors en optische geheugenelementjes gebaseerd op de Fabry-Perot resonator zo kunnen worden vermeden.
Tenslotte onderzoeken we het regime van negatieve diffractie, waarbij we aantonen dat dit regime de stabiliteit van de resonator gevoelig verbetert. Dit is natuurlijk opnieuw gunstig voor toepassingen. Nog steeds voor het regime van negatieve diffractie bekijken we ook de dissipatieve structuren die ontstaan wanneer modulationele instabiliteiten optreden in de resonator en laten we zien dat de typische afmeting van de patronen die zo ontstaan willekeurig klein kan gemaakt worden door de diktes van de materiaallagen te veranderen, dit in complete tegenstelling tot de traditionele niet-lineaire Fabry-Perot resonator.
| Datum prijs | 8 jul 2005 |
|---|---|
| Originele taal | English |
| Begeleider | Irina Veretennicoff (Promotor), Ronald Van Loon (Jury), Alain Barel (Jury), Jan Danckaert (Jury), Michael Peeters (Jury), Guy Van Der Sande (Advisor) & Pascal Kockaert (Jury) |