ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Проект посвящен созданию искусственных сред с характеристиками, управляемыми внешним электромагнитным излучением за счет силового воздействия на составляющие среду частицы. В качестве таких сред будут использоваться суспензии наночастиц, в которых наблюдается искусственная керровская нелинейность, то есть присутствует зависимость эффективного показателя преломления от интенсивности излучения. В рамках выполнения проекта планируется осуществить оптическое переключение при возбуждении блоховской поверхностной электромагнитной волны на границе среды с искусственной керровской нелинейностью и одномерным фотонным кристаллом. При возбуждении поверхностных волн возникает большой градиент электромагнитного поля, направленный к поверхности фотонного кристалла. Это будет приводить к тому, что частицы суспензии будут стремиться к поверхности, что должно проявиться в изменении эффективного показателя преломления суспензии вблизи поверхности. Благодаря высокой добротности резонанса блоховской поверхностной электромагнитной волны, такое изменение показателя преломления, в свою очередь, будет приводить к большим изменениям в эффективности перекачки энергии излучения в поверхностную волну. Ожидается, что наличие керровской нелинейности на границе фотонного кристалла вызовет также самовоздействие поверхностных волн, в частности, их самофокусировку, а также позволит наблюдать явление оптической бистабильности. В рамках выполнения проекта будет рассмотрена возможность использования суспензий субволновых кремниевых частиц. Возбуждение резонансов Ми в таких частицах приводит к увеличению сечения рассеяния оптического излучения на них, а следовательно, и эффективности силового воздействия на них, что должно сказаться на величинах наблюдаемой искусственной нелинености. Характеристики резонансов Ми в диэлектрических наночастицах существенно зависят от размера данных частиц, в то время как при изготовлении зачастую получают частицы с большой дисперсией размеров. Поэтому в проекте предлагается также затронуть задачу оптической сортировки по резонансным свойствам частиц. Поставленная научная проблема является актуальной как с точки зрения фундаментального изучения оптических сил, так и с точки зрения создания метаматериалов нового типа. Несмотря на большой потенциал оптических сил для управления характеристиками искусственных сред, до сих пор не было создано оптического переключателя, свойства которого определялись бы силовым взаимодействием с составляющими его частицами, что обуславливает большую долю научной новизны в результатах, которые планируется получить в рамках выполнения проекта.
The project is devoted to the creation of artificial media with characteristics controlled by external electromagnetic radiation due to the force action on the particles of media. The media will be suspensions of nanoparticles with an artificial Kerr nonlinearity. As part of the project, it is planned to perform optical switching when the Bloch surface electromagnetic wave is excited on the boundary of the medium with an artificial Kerr nonlinearity and a one-dimensional photonic crystal. A large gradient of the electromagnetic field produced by the excitation of surface waves at the boundary of a photonic crystal will lead to the increase of particles concentration near the surface. This will change the effective refractive index of the suspension near the surface. Due to the high quality of the resonance of the Bloch surface electromagnetic wave excitation, the change in the refractive index will change the efficiency of energy transfer to the surface wave. It is expected that the presence of a Kerr nonlinearity in media near photonic crystal surface will cause the self-action of surface waves, and their self-focusing, and also enables possibility of observation of optical bistability. In the project, suspensions of subwavelength silicon particles will be considered. The excitation of Mie resonances in such particles leads to an increase in the cross section for the optical scattering, and, consequently, the effectiveness of the force action on the particles, which should affect the values of the observed artificial non-linearity. The characteristics of Mie resonances in dielectric nanoparticles depend significantly on the size of these particles, while particles with a large dispersion of sizes are often obtained in manufacturing. The project also proposes to touch upon the problem of optical sorting of silicon particles by their resonance properties. The presented scientific problem is actual for fundamental study of optical forces and for creating new metamaterials. Despite the great potential of optical forces to control the characteristics of artificial media, an optical switch has not yet been observed in such systems. It causes a scientific novelty in the results that are expected to be obtained in the project.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 9 октября 2018 г.-1 октября 2020 г. | Оптические силы в средах с искусственной керровской нелинейностью и оптическим магнетизмом |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".