Дифференцирование и интегрирование трёхмерного оптического импульса во времени с использованием брэгговских решёток с дефектным слоем

Дифференцирование и интегрирование трёхмерного оптического импульса во времени с использованием брэгговских решёток с дефектным слоем

Автор: Головастиков Никита Владимирович, Быков Дмитрий Александрович, Досколович Леонид Леонидович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 1 т.41, 2017 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрена дифракция трёхмерного пространственно-временного оптического импульса на брэгговской решётке с дефектным слоем. Дифракция импульса описана в терминах прохождения сигнала через линейную систему, передаточная функция которой определяется коэффициентами отражения и пропускания брэгговской решётки с дефектным слоем. Показана возможность выполнения операций временно́го дифференцирования (в отражении) и интегрирования (в пропускании) огибающей трёхмерного падающего импульса с использованием брэгговской решётки с дефектным слоем. Вычисление второй производной во времени осуществлено с использованием системы из двух дифференцирующих БРДС, разделённых слоем вакуума с оптической толщиной в четверть длины волны Брэгга. Возможность выполнения указанных операций подтверждёна результатами строгого моделирования.

Еще

Тонкие плёнки, формирование импульсов

Короткий адрес: https://sciup.org/14059532

IDR: 14059532   |   DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-1-13-21

Список литературы Дифференцирование и интегрирование трёхмерного оптического импульса во времени с использованием брэгговских решёток с дефектным слоем

  • Silva, A. Performing mathematical operations with metamaterials/A. Silva, F. Monticone, G. Castaldi, V. Galdi, A. Alù, N. Engheta//Science. -2014. -Vol. 343, Issue 6167. -P. 160-163. -DOI: 10.1126/Science.1242818.
  • Slavík, R. Terahertz-bandwidth high-order temporal differentiators based on phase-shifted long-period fiber gratings/R. Slavík, Y. Park, M. Kulishov, J. Azaña//Optics Letters. -2009. -Vol. 34(20). -P. 3116-3118. - DOI: 10.1364/OL.34.003116
  • Rivas, L.M. Experimental demonstration of ultrafast all-fiber high-order photonic temporal differentiators/L.M. Rivas, S. Boudreau, Y. Park, R. Slavík, S. LaRochelle, A. Carballar, J. Azaña//Optics Letters. -2009. -Vol. 34(12). -P. 1792-1794. - DOI: 10.1364/OL.34.001792
  • Berger, N.K. Temporal differentiation of optical signals using a phase-shifted fiber Bragg grating/N.K. Berger, B. Levit, B. Fischer, M. Kulishov, D.V. Plant, J. Azaña//Optics Express. -2007. -Vol. 15(2). -P. 371-381. - DOI: 10.1364/OE.15.000371
  • Kulishov, M. Design of high-order all-optical temporal differentiators based on multiple-phase-shifted fiber Bragg gratings/M. Kulishov, J. Azaña//Optics Express. -2007. -Vol. 15(10). -P. 6152-6166. - DOI: 10.1364/OE.15.006152
  • Ngo, N.Q. Design of an optical temporal integrator based on a phase-shifted fiber Bragg grating in transmission/N.Q. Ngo//Optics Letters. -2007. -Vol. 32(20). -P. 3020-3022. - DOI: 10.1364/OL.32.003020
  • Doskolovich, L.L. Spatial differentiation of optical beams using phase-shifted Bragg grating/L.L. Doskolovich, D.A. Bykov, E.A. Bezus, V.A. Soifer//Optics Letters. -2014. -Vol. 39(5). -P. 1278-1281. - DOI: 10.1364/OL.39.001278
  • Golovastikov, N.V. Spatial optical integrator based on phase-shifted Bragg gratings/N.V. Golovastikov, D.A. Bykov, L.L. Doskolovich, E.A. Bezus//Optics Communications. -2015. -Vol. 338. -P. 457-460. - DOI: 10.1016/j.optcom.2014.11.007
  • Bykov, D.A. Optical computation of the Laplace operator using phase-shifted Bragg grating/D.A. Bykov, L.L. Doskolovich, E.A. Bezus, V.A. Soifer//Optics Express. -2014. -Vol. 22(21). -P. 25084-25092. - DOI: 10.1364/OE.22.025084
  • Bykov, D.A. Single-resonance diffraction gratings for time-domain pulse transformations: integration of optical signals/D.A. Bykov, L.L. Doskolovich, V.A. Soifer//Journal of the Optical Society of America A. -2012. -Vol. 29(8). -P. 1734-1740. - DOI: 10.1364/JOSAA.29.001734
  • Ruan, Z. Spatial mode control of surface plasmon polariton excitation with gain medium: from spatial differentiator to integrator/Z. Ruan//Optics Letters. -2015. -Vol. 40(4). -P. 601-604. - DOI: 10.1364/OL.40.000601
  • Liu, W. A fully reconfigurable photonic integrated signal processor/W. Liu, M. Li, R.S. Guzzon, E.J. Norberg, J.S. Parker, M. Lu, L.A. Coldren, J. Yao//Nature Photonics. -2016. -Vol. 10(3). -P. 190-195. -DOI: 10.1038/nphoton.2015.281.
  • Yang, T. All-optical differential equation solver with constant-coefficient tunable based on a single microring resonator/T. Yang, J. Dong, L. Lu, L. Zhou, A. Zheng, X. Zhang, J. Chen//Scientific Reports. -2014. -Vol. 4. -5581. -DOI: 10.1038/srep05581.
  • Wu, J. Compact tunable silicon photonic differential-equation solver for general linear time-invariant systems/J. Wu, P. Cao, X. Hu, X. Jiang, T. Pan, Y. Yang, C. Qiu, C. Tremblay, Y. Su//Optics Express. -2014. -Vol. 22(21). -P. 26254-26264. - DOI: 10.1364/OE.22.026254
  • Ferrera, M. All-optical 1st and 2nd order integration on a chip/M. Ferrera, Y. Park, L. Razzari, B.E. Little, S.T. Chu, R. Morandotti, D.J. Moss, J. Azaña//Optics Express. -2011 -Vol. 19(23). -P. 23153-23161. - DOI: 10.1364/OE.19.023153
  • Kazanskiy, N.L. Use of photonic crystal cavities for temporal differentiation of optical signals/N.L. Kazanskiy, P.G. Serafimovich, S.N. Khonina//Optics Letters. -2013. -Vol. 38(7). -P. 1149-1151. - DOI: 10.1364/OL.38.001149
  • Kazanskiy, N.L. Coupled-resonator optical waveguides for temporal integration of optical signals/N.L. Kazanskiy, P.G. Serafimovich//Optics Express. -2014. -Vol. 22(11). -P. 14004-14013. - DOI: 10.1364/OE.22.014004
  • Головастиков, Н.В. Преобразование пространственно-временного оптического импульса резонансной дифракционной решёткой/Н.В. Головастиков, Д.А. Быков, Л.Л. Досколович, В.А. Сойфер//Журнал экспериментальной и теоретической физики. -2015. -Т. 148, Вып. 5. -С. 899-907. - DOI: 10.7868/S0044451015110061
  • Golovastikov, N. Spatiotemporal pulse shaping using resonant diffraction gratings/N. Golovastikov, D. Bykov, L. Doskolovich//Optics Letters. -2015. -Vol. 40(15). -P. 3492-3495. -DOI: 10.1364/OL.40.003492.
  • Sepke, S.M. Exact analytical solution for the vector electromagnetic field of Gaussian, flattened Gaussian, and annular Gaussian laser modes/S.M. Sepke, D.P. Umstadter//Optics Letters. -2006. -Vol. 31(10). -P. 1447-1449. -DOI: 10.1364/OL.31.001447.
  • Zhou, G. The analytical vectorial structure of a nonparaxial Gaussian beam close to the source/G. Zhou//Optics Express. -2008. -Vol. 16(6). -P. 3504-3514. -DOI: 10.1364/OE.16.003504.
  • Досколович, Л.Л. Резонансная аппроксимация спектров брэгговской структуры с дефектным слоем/Л.Л. Досколович, Н.В. Головастиков, Д.А. Быков, С.И. Харитонов//Компьютерная оптика. -2015. -Т. 39, № 3. -С. 311-318. - DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-3-311-318
  • Moharam, M.G. Stable implementation of the rigorous coupled-wave analysis for surface-relief gratings: enhanced transmittance matrix approach/M.G. Moharam, D.A. Pommet, E.B. Grann, T.K. Gaylord//Journal of the Optical Society of America A. -1995. -Vol. 12(5). -P. 1077-1086. - DOI: 10.1364/JOSAA.12.001077
  • Tikhodeev, S.G. Quasiguided modes and optical properties of photonic crystal slabs/S.G. Tikhodeev, A.L. Yablonskii, E.A. Muljarov, N.A. Gippius, T. Ishihara//Physical Review B. -2002. -Vol. 66. -045102. - DOI: 10.1103/PhysRevB.66.045102
  • Li, L. Formulation and comparison of two recursive matrix algorithms for modeling layered diffraction gratings/L. Li//Journal of the Optical Society of America A. -1996. -Vol. 13(5). -P. 1024-1035. - DOI: 10.1364/JOSAA.13.001024
  • Дифракционная оптика и нанофотоника/Е.А. Безус, Д.А. Быков, Л.Л. Досколович, А.А. Ковалёв, В.В. Котляр, А.Г. Налимов, А.П. Порфирьев, Р.В. Скиданов, В.А. Сойфер, С.С. Стафеев, С.Н. Хонина; под ред. Сойфера. -М.: Физматлит, 2014. -608 с. -ISBN: 978-5-9221-1571-1.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp