Научный руководитель:

д.ф.-м.н., профессор Маймистов Андрей Иванович

Кабинет Э-203ст.

подробнее о руководителе и сотрудниках

Основные направления научных исследований

• Нелинейная оптика метаматериалов и низкоразмерных систем.
• Распространение ультракоротких оптических импульсов в диэлектриических средах:
    Теория самоиндуцированной прозрачности. 
    Теория оптических солитонов.
• Нелинейные волны в волоконных световодах. 
• Нелинейный режим распространения предельно коротких импульсов электромагнитного излучения.

Краткое описание тематик научно-исследовательских работ и полученных результатов

Последние два-три десятилетия значительное внимание в оптике было сосредоточено на поиске и изучении фотонных аналогов явлений из физики конденсированного состояния. Базовый принцип этих аналогий лучше всего объясняется путем сравнения электронной системы с фотонной системой.  

Для электронной системы. (а) Электроны локализованы в отдельных атомах кристаллической решетки. (б) В приближении сильной связи электроны в кристаллической решетке характеризуются функциями Ванье, которые локализованы на узлах решетки и слегка перекрываются с функциями Ванье ближайших соседних узлов. (в) Из-за туннелирования между атомами в кристаллической решетке электроны делокализуются. (г) Энергетический спектр электронов в кристалле имеет зонный характер.

Для фотонной системы (а) Фотоны локализуются в отдельных волноводах (или в микро-резонаторах) в волноводной (микро-резонаторной) решетке. (б) В приближении сильной связи электромагнитное поле локализовано в волноводах (микро-резонаторах). Электромагнитные моды подобны функциями Ванье. (в) Из-за нарушенного полного внутреннего отражения электромагнитные волны делокализуется. (г) Спектр электромагнитных волн в решетке волноводов, микро-резонаторов, диэлектрических или металлических шариков имеет зонный характер. Так возникло понятие фотонный кристалл.

Изготовление искусственных материалов с необычными оптическими свойствами открывает новые области применения в фотонных кристаллах и подобных структурированных материалах. Например, использование как структурных элементов дискретной среды волноводов, поддерживающих распространение обратных волн, или имеющих отрицательный показатель преломления.

Важным отличием оптических и электронных систем является наличие электрического заряда и свойства квантовой статистики: электроны являются фермионами, а фотоны – бозоны. Это ограничивает возможности электромагнитного моделирования для явлений конденсированной физики. Однако некоторые идеи физики конденсированного состояния могут быть плодотворными в оптике. Такими примерами являются фотонный эффект Холла, фотонный плоские зоны, топологические фотонные кристалл.

            В сотрудничестве с коллегами из разных университетов на кафедре были получены некоторые результаты в этой области.

• Определены условия локализации электромагнитных волн в бинарных (содержащих волноводы двух типов в элементарной ячейке) решетках с конкурирующими нелинейностями.
• Доказана неустойчивость моды плоской зоны в нелинейной ромбической решетке. Получено точное выражение для распределения интенсивностей излучения по узлам линейной ромбической 1D решетки.
• Определены свойства поверхностных волн на границе раздела диэлектрической среды и необычного (гиперболического метаматериала, топологического изолятора, нелинейно-оптического метаматериала) материала.
• Установлены характеристики модуляционной неустойчивости волн в 2D решетке Либа, допускающей плоскую зону.
• Предсказан дискретный характер спинового момента поверхностной волны на границе топологического изолятора.
• Сформулирована феноменологическая модель нелинейных оптических свойств топологической среды. На основе этой модели описано проявление гипотропии топологических сред в нелинейно оптических процессах.
•  Показана возможность распространения прямых и обратных волн в нелинейной дискретной среде. Описаны типы уединенных электромагнитных волн в слабо нелинейной ромбической решетке волноводов.

Список активных ссылок на основные публикации нашей научной группы с участием студентов и аспирантов - здесь

Наши студенты представляют свои квалификационные работы
	Гришанова Ирина Александровна - защита диплома бакалавра Локализованные электромагнитные волны в зигзагообразной решетке волноводов Научный руководитель: Маймистов А.И.

Фото-галерея

МИР, НАУКА и НАШИ ТЕОРЕТИКИ