Фотонные фазовые переходы

Современная фотоника рассматривает два основных класса искусственных сред, фотонные кристаллы и метаматериалы, которые позволяют эффективно управлять световыми потоками. Оптические свойства фотонных кристаллов определяются брэгговским отражением, связанным с периодическим распределением элементов. В свою очередь свойства метаматериалов обуславливаются сильным электромагнитным откликом на каждом из элементов фотонной структуры. Это позволяет описывать метаматериалы при помощи локальных материальных параметров, также как и обычные оптические материалы.

Понимание свойств метаматериалов открывает самые широкие возможности для создания уникальных оптических устройств. При этом вопрос о том, как фотонная структура приобретает метаматериальные свойства, имеет большое фундаментальное и прикладное значение. Оказалось, что при непрерывном изменении геометрических и структурных параметров, начиная с некоторого критического значения, в периодической фотонной структуре помимо фотоннокристаллических эффектов появляется режим метаматериала. Т.е. в оптическом отклике фотонной структуры наблюдается резкий переход, и это явление получило название фотонного фазового перехода.

На физико-техническом факультете мы исследуем условия появления фазы метаматериала в разных фотонных структурах. Изучение фотонных фазовых переходов включает дизайн, разработку и создание структур с желаемыми материальными параметрами, применение пространственно-однородных мод, наблюдающихся при около-нулевым значении коэффициента преломления метаматериалов, построение фотонных фазовых диаграмм и много других интересных теоретических и экспериментальных задач, решение которых является важной составной частью метафотоники.