Резонансное отражение импульса метаповерхностью из квантовых точек в режиме когерентного взаимодействия

Abstract

Объект исследования, указанный во введении, представлен нелинейной динамикой резонансного взаимодействия планарного квазикристалла, образованного активными центрами в виде квантовых точек со световым полем когерентного излучения. Целью исследования являются закономерности энергообмена светового поля сверхкоротких импульсов со средой низкоразмерного слоя квазикристалла при условии относительно высокой плотности образующих его дипольных активных центров. Указанный объект представляет собой квазидвумерный суперкристалл или метаповерхность, способную эффективно изменить фазу действующего резонансного оптического поля. В основной части формулирована модель взаимодействия, представленная дифференциальными уравнениями и основанная на модификации известных подходов и схем, которые используются для анализа нелинейных динамических процессов, применительно к рассматриваемой физической ситуации. Моделирование процессов нелинейного отражения и когерентного оптического эффекта сверхизлучения проведено методами численного интегрирования уравнений и расчетом выражений для их приближенных аналитических решений для параметров используемых в оптике и лазерной физике полупроводниковых экситонных активных материалов. Установлено, что нелинейные механизмы материального отклика, типичные для резонансного взаимодействия таких сред с полем когерентного излучения и вызывающие малоинерционное смещение и нелинейное уширение спектральной линии поглощения, способны приводить к существенному сокращению длительности импульсов, отражаемых квазидвумерными суперкристаллами. Показано, что действие этих механизмов обусловливает снижение пиковой мощности и значительную асимметрию фронтов импульсов сверхизлучения, формируемых в среде суперкристалла. Полученные результаты перспективны для использования при разработке компактных пассивных элементов, модулирующих оптические поля импульсов, или излучающих устройств нанофотоники.