Pulse propagation and soliton formation in nonlinear Photonic Band Gap materials

非线性光子带隙材料中的脉冲传播和孤子形成

基本信息

  • 批准号:
    26333225
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Priority Programmes
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2005-12-31 至 2007-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Periodically microstructured dielectric materials whose linear properties are characterized through a photonic bandstructure that - for appropriate choices of the relevant parameters - may exhibit a photonic band gap (PBG), a frequency range where ordinary (linear) propagation is disallowed. However, in the presence of optical nonlinearities, wave propagation for frequencies inside the PBG may be realized for sufficiently intense pulses in the form of gap-solitons. Recent progress in mircofabrication technology allows one to manufacture Photonic Band Gap materials whose constituents exhibit sizeable nonlinearities so that nonlinear PBG materials will become increasingly important both in fundamental studies of nonlinear effects and advanced applications in all-optical information processing and logic gates. Within this project, we will investigate the propagation of pulses in nonlinear PBG materials and their interaction with defects as well as with each other. Through a combination of numerical simulations and variational techniques, we will study the evolution of nonlinear pulses into gap-solitons where - due to the strong multiple scattering near the PBG - we expect strongly non-Markovian radiation dynamics to occur. We will carry out similar investigations for the trapping of soliton at linear and nonlinear defects within the PBG material and how to control trapped solitons through interactions with propagating gap-solitons. These investigations will be of significance for the realization of practical all-optical technologies as well as provide novel insights into basic nonlinear phenomena which -owing to the universal nature of nonlinear processes - may have implications to other nonlinear systems such as solitons in Bose-Einstein condensates in optical lattices.
周期性的微观结构介电材料,其线性特性是通过光子带结构来表征的,该光子带结构(对于相关参数的适当选择)可能会显示出光子带隙(PBG),即普通(线性)传播不允许的频率范围。但是,在存在光学非线性的情况下,可以实现PBG内部频率的波传播,以实现以间隙 - soliton的形式足够强烈的脉冲。 MircoFrication技术的最新进展使人们可以生产光子带隙材料,其成分具有相当的非线性,因此非线性PBG材料在非线性效应的基本研究和在全光信息处理中的高级应用中都将变得越来越重要。在该项目中,我们将研究非线性PBG材料中脉冲的传播及其与缺陷以及彼此之间的相互作用。通过数值模拟和变异技术的结合,我们将研究非线性脉冲向间隙 - solitons的演变,在这种情况下 - 由于PBG附近的强多散射 - 我们预计会发生强烈的非马克维亚辐射动力学。我们将进行类似的研究,以在PBG材料内的线性和非线性缺陷处捕获Soliton,以及如何通过与传播间隙 - solitons相互作用来控制捕获的孤子。这些研究对于实现实用的全光学技术以及对基本非线性现象的新见解将具有重要意义,这些现象(由于非线性过程的普遍性质)可能对光学晶格中Bose -Einstein Condens中的Solitons(例如Solitons)具有影响。

项目成果

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