非線形フォトニック結晶

非線形フォトニック結晶は、通常、擬似位相整合材料として使用され、1次元、 ^[1]、 2次元^[2]、または3次元である。 ^[3]

大まかに言えば、非線形フォトニック結晶 (PC) は、結晶に伝搬する光場の強度に応じて光学応答が変化する周期構造です。その直接的な結果として、このような構造は、線形対応物である線形 pPC では得られない、改良された機能や新しい機能を備えた新しい光学特性を持ちます。その一例が光同調性、つまり PC ベースのデバイスの応答を光学的に制御することです。フォトニック結晶の光学特性の同調性は、たとえば、ネマティック液晶を浸透させた逆オパール PC に電場を印加したり、外部電場によって誘発される電気光学効果によって PC の屈折率を調整したり、温度によって PC の屈折率が変化したりすることで実現できますが、特定の高度な光通信システムに求められる高速動作は、PC 材料の固有の光学非線形性を利用した場合にのみ得られます。その理由は、特定の非線形誘電材料が光場に対して超高速で応答するためです。線形フォトニック結晶の特性とデバイスに関する研究が現在非常に広範囲に行われているのとは対照的に、非線形領域などの強力な光場条件下でのこれらの構造の理論的および実験的動作に関する研究はまだ形成段階にあります。

非線形結晶の屈折率は、加えられた電磁場に応じて変化します。エンタングルメント光子を生成するために使用される非線形結晶の特性には、次のようなものがあります。

1. 非線形性: 結晶の屈折率は入射光の強度に応じて変化します。これは非線形光学応答として知られています。
2. 周期性: 結晶は規則的な繰り返し構造を持っています。これは格子構造として知られており、結晶内の原子の規則的な配列の原因となっています。
3. 光学異方性: 結晶は異なる結晶軸に沿って異なる屈折率を持ちます。
4. 温度と圧力に対する感度: 結晶の非線形性は温度と圧力によって変化する可能性があるため、結晶は安定した温度と圧力の環境に保つ必要があります。
5. 高い非線形係数: 大きな非線形係数が望ましく、これにより多数のエンタングルメントされた光子を生成できます。
6. 高い光損傷閾値: 高い光損傷閾値を持つ結晶は、高強度のポンピングビームに耐えることができます。
7. 所望の波長範囲での透明性：効率的な非線形相互作用のためには、結晶がポンプビームの波長範囲で透明であることが重要となる。
8. 高い光学品質と低い吸収: ポンプ ビームと生成されたエンタングルメント光子の損失を最小限に抑えるには、結晶は高い光学品質と低い吸収を備えている必要があります。

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