Фемтосекундная оптика фотонных кристаллов избыточной оптической длины

Фотонные кристаллы (ФК) - структуры с пространственной периодичностью порядка длины волны света - известны и успешно применяются несколько десятилетий. Главной особенностью ФК является наличие фотонной запрещённой зоны (ФЗЗ) --- спектральной области, в которой распространение света невозможно по условиям интерференции в периодической структуре. Входящий в кристалл свет затухает, пройдя 10-20 периодов - расстояние, характеризующее длину взаимодействия света со структурой и называемое длиной экстинкции. Изготовление ФК, размер которых существенно превосходит длину экстинкции, долгое время было технически сложным и неоправданным. Недавнее усовершенствование методов изготовления ФК позволило создать ФК с избыточной оптической длиной, на порядки величины превосходящие длину экстинкции. За счёт избыточности малая часть такой структуры также является полноценным ФК с достаточно качественной ФЗЗ. Период структуры и, соответственно, спектральное положение ФЗЗ может достаточно медленно изменяться на протяжении ФК. Простейшим примером такой структуры является чирпированное зеркало, в котором период изменяется линейно. В этом проекте предлагается развитие идеи фотонных кристаллов с медленно меняющимся периодом. Помимо линейной, рассматриваются более сложные случаи пространственной модуляции положения ФЗЗ. В этих структурах ожидается ряд новых оптических эффектов, наиболее яркие из которых относятся к взаимодействию фемтосекундных лазерных импульсов с ними. Создание этих структур долгое время считалось сложной задачей. Она была успешно решена коллективом проекта ранее. Был усовершенствован метод изготовления ФК при помощи электрохимического травления кремния, что позволило создать ФК значительной оптической длины и экспериментально продемонстрировать оптические эффекты, возможные только в этих образцах. Преимуществом метода является пористость образцов и возможность заполнения их широким ассортиментом функциональных оптических материалов. В рамках проекта предлагается создать новые устройства обработки и управления оптических импульсов, спектральные устройства анализа оптических сигналов, генераторы регулярных и случайных последовательностей фемтосекундных импульсов, исследовать фундаментальные оптические эффекты.