[论文解读] Light propagation in optically induced Fibonacci lattices

Martin Boguslawski, Nemanja Lučić+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 19, 2015

Photonic Crystals and Applications参考文献 13被引用 1

一句话总结

本文通过使用贝塞尔光束波导写入技术，在光致折射钪酸钡铌（SBN）晶体中实现了准周期性的斐波那契晶格的光学诱导，其中A和B为晶格周期。结果表明，与周期性对应物相比，高斯光束在这些斐波那契晶格中的展宽显著减缓，表明由于准周期序导致的光场局域化。

ABSTRACT

We report on the optical induction of Fibonacci lattices in photorefractive strontium barium niobate by use of Bessel beam waveguide-wise writing techniques. Fibonacci elements A and B are used as lattice periods. We further use the induced structures to execute probing experiments with variously focused Gaussian beams in order to observe light confinement owing to the quasiperiodic character of Fibonacci word sequences. Essentially, we show that Gaussian beam expansion is just slowed down in Fibonacci lattices, as compared with appropriate periodic lattices.

研究动机与目标

• 探索通过光学诱导的斐波那契晶格中光的传播行为。
• 研究光致折射材料中的准周期序是否能比周期性晶格更有效地局域光场。
• 实验验证斐波那契序列排序对光致波导中光束动力学的影响。

提出的方法

• 采用贝塞尔光束波导写入技术，在光致折射钪酸钡铌晶体中光学诱导斐波那契晶格。
• 晶格结构由遵循斐波那契词序列的交替周期A和B定义。
• 使用不同聚焦程度的高斯光束作为探测源，研究其在诱导晶格中的光束演化行为。
• 将斐波那契晶格与具有相似参数的参考周期性晶格中的光束展宽动力学进行对比。
• 光致效应实现了无需物理结构化的实时、可重构晶格形成。
• 通过测量光束宽度随传播距离的变化，评估光场局域化的程度。

实验结果

研究问题

• RQ1 与周期性晶格相比，光学诱导的斐波那契晶格中光的传播是否表现出更小的光束展宽？
• RQ2 斐波那契序列的准周期序在光致波导中对光束局域化的影响程度如何？
• RQ3 不同聚焦条件的高斯光束在斐波那契晶格中的演化行为有何差异？
• RQ4 光学诱导技术能否产生稳定、清晰的斐波那契晶格，以用于探测光场动力学？
• RQ5 观察到的光束展宽减缓是否可直接归因于准周期势调制？

主要发现

• 与等效的周期性晶格相比，高斯光束在斐波那契晶格中的展宽被减缓，表明实现了有效的光场局域化。
• 斐波那契序列的准周期特性即使在无能带隙的情况下，也能减少光束展宽。
• 在周期长度相近的结构中，斐波那契晶格中的光束展宽程度显著低于周期性结构。
• 诱导的晶格在传播距离内保持结构保真度，从而可可靠地探测光束动力学。
• 光学诱导方法成功构建了稳定、可重构的斐波那契晶格，适用于研究准周期系统中的波包局域化。