Редкое оптическое явление, позволяющее разработать спектрометры и лазеры нового поколения, объяснили ученые Самарского университета. Результаты опубликованы в журнале Photonics.
Важным свойством колебательных процессов, в том числе оптических, является “добротность резонанса”, описывающая то, как быстро колебания затухают: чем выше добротность системы, тем медленнее они затухают и тем меньше потери энергии, объяснили исследователи.
Особые резонансы, которые не затухают во времени, то есть имеют бесконечную добротность, называются связанными состояниями в континууме (ССК).
Несмотря на то, что ССК – математическая абстракция, на практике могут быть реализованы структуры с резонансами очень высокой добротности, так называемые квази-ССК, рассказали специалисты. Отличие таких систем – крайне высокие функциональные характеристики.
Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева разработали математическую модель, объясняющую формирование эффекта ССК в каскадных оптических структурах, также называемых ловушками для света.
“Нами получены явные аналитические условия, при которых возможно существование ССК в резонансных структурах. Предложенная математическая модель отличается простотой и эффективностью, она позволяет объяснять и предсказывать возникновение данного эффекта”, – рассказал доцент кафедры технической кибернетики Самарского университета Никита Головастиков.
В оптике и фотонике получение высокодобротных резонансов, по словам ученых, является ключом к разработке компактных резонаторов для передовых лазерных устройств, а также узкополосных оптических фильтров для систем высокоточного спектрального анализа.
Использование ССК позволит, например, создать высокоточные датчики концентрации химических веществ и ряд других спектральных сенсоров, объяснили специалисты.
“Точность наших теоретических моделей подтверждается результатами строгого моделирования на основе численного решения уравнений Максвелла”, – отметил Головастиков.
На данном этапе научный коллектив намерен обобщить разработанные модели для описания ССК в других структурах и для изучения других резонансных явлений.
Самарский университет – участник программы государственной поддержки университетов РФ «Приоритет-2030».
Источник ria
