ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ НОВОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ФОТОНИКИ И СВЧ-ЭЛЕКТРОНИКИ

Объектами исследований являются системы с микро- и наноразмерным упорядочением: фотонные структуры, нанокомпозиты, жидкокристаллические материалы, микрорезонаторы и т.п., свойства которых обусловлены не только индивидуальными характеристиками их компонентов, но и структурной организацией самих систем. Цель работы исследования уникальных физических эффектов, характерных для рассматриваемых материалов и структур, результаты которых послужат основой для развития новой элементной базы оптоэлектроники, нанофотоники и СВЧ-техники. Предложена новая концепция инженерии двух кремниевых микронных частиц с целью повышения добротности на два-три порядка по сравнению с одиночным резонатором. Концепция основана на взаимодействии таких резонансов одной частицы, которые были невозможны из-за ее симметрии, но возникают по мере сближения частиц. Вследствие таких супер-добротных мод оптические силы взаимодействия во встречных световых пучках мощностью 1 мВт на квадратный микрон достигают гигантских величин порядка десятков наноньютонов, что на пять порядков превышает силы тяжести. Эти силы настолько значительны, что вызывают структурные деформации частиц. Продолжены поиски фотонно-кристаллических (ФК) структур, поддерживающих связанные состояния в континууме (в том числе одномерных ФК с деструктивной интерференцией резонансов с ТЕ и ТМ поляризациями в анизотропном слое), с целью их применения для лазеров, сенсоров и генерации гармоник. Предложены и реализованы различные варианты мультислойных ФК с включением ЖК компонентов. Рассмотрены способы управления их спектрами пропускания и отражения, поляризационными свойствами и фазовыми характеристиками. Предложен новый тип светоиндуцированных решеток, основанных на пространственно-периодической модуляции рамановского усиления в атомных средах, с использованием которых можно создавать оптические диоды и транзисторы, с возможностью управления групповой скоростью, а также управляемые 1D и 2D дифракционные решетки с усилением высших дифракционных порядков. Разработана оптодинамическая модель и изучены светоиндуцированные процессы взаимодействия импульсного лазерного излучения пикосекундной и наносекундной длительности с многочастичными агрегатами плазмонных частиц. Предложены и исследованы различные конструкции оптических плазмонных волноводов в виде периодических структур из плазмонных наночастиц. Установлено, что длительность импульса второй гармоники, генерируемой в процессе нелинейной дифракции, определяется её локальным спектром. В условиях случайного фазового квазисинхронизма в кристаллах орторомбического тетрабората стронция получены фемтосекундные импульсы ВУФ излучения с непрерывно перестраиваемой длиной волны 170 – 121 нм. Установлена связь показателей преломления и спектров поглощения двумерных пленок молекулярных и полимерных полупроводников с разной морфологией со свойствами структурных элементов пленок, ориентационным порядком этих элементов и взаимодействиями между ними. Разработаны принципы построения СВЧ устройств на основе взаимодействующих резонаторов на диэлектрических слоях, разделенных решетками полосковых проводников, и микрополосковых резонаторов, содержащих активные среды: тонкие магнитные пленки и пленки высокотемпературных сверхпроводников. Проведены лабораторные испытания изготовленных опытных образцов полосно-пропускающих фильтров, поляризаторов, датчиков слабых магнитных полей, фазовых манипуляторов, устройств защиты от мощного радиоимпульса, предназначенных для систем связи, радиолокации, радионавигации и специальной радиоаппаратуры.