Локализованные моды в хиральных фотонных структурах
С.Я. Ветрова,б,
И.В. Тимофеева,б,
В.Ф. Шабановб аСибирский федеральный университет, пр. Свободный 79, Красноярск, 660041, Росскийская Федерация бИнститут физики им. Л.В. Киренского, Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр" СО РАН, Академгородок 50, стр. 38, Красноярск, 660036, Российская Федерация
Приводятся сведения о хиральных структурах в самоорганизующихся, искусственных и биологических материалах. Дан обзор экспериментальных работ и последних достижений по локализации света в хиральных структурах. Обсуждается поведение поляризованных резонансных мод в таких структурах на примере одномерного фотонного кристалла, содержащего жидкий кристалл. Аномальные спектральные сдвиги пиков пропускания интерпретируются как вклад геометрической фазы, вызванной закручиванием слоёв жидкого кристалла. Аналитически и численно описано оптическое таммовское состояние, локализованное на границе между хиральным и нехиральным зеркалами в виде слоя холестерика и сохраняющего поляризацию анизотропного зеркала. Значительное внимание уделено изложению свойств локализованных оптических мод в холестерике с резонансным металл-диэлектрическим нанокомпозитом. Отмечаются новые возможности управления свойствами фотонной структуры за счёт комбинации дисперсии среды и собственной дисперсии холестерика. Уделяется внимание управляемым гибридным модам в структуре холестерика, сформированным связью локализованных мод. Обсуждаются возможное применение и дальнейшие пути развития концепции хиральных фотонных структур.
Беляков В А, Сонин А С Оптика холестерических жидких кристаллов (М.: Наука, 1982)
Joannopoulos J D et al Photonic Crystals: Molding the Flow of Light 2nd ed. (Princeton, NJ: Princeton Univ. Press, 2008); Рыбин М В, Лимонов М Ф УФН189 881 (2019); Rybin M V, Limonov M F Phys. Usp.62 823 (2019)
Belyakov V A Diffraction Optics of Complex-Structured Periodic Media (New York: Springer-Verlag, 2019) p. 253
Blinov L M Structure and Properties of Liquid Crystals. Topics in Applied Physics (New York: Springer, 2010); Арансон И С УФН189 955 (2019); Aranson I S Phys. Usp.62 892 (2019)
Chruściński D, Jamiolkowski A Geometric Phases in Classical and Quantum Mechanics(Progress in Mathematical Physics) Vol. 36 (Boston: Birkhäuser, 2004) p. 337
Беляков В А Оптика фотонных кристаллов (М.: МФТИ, 2013)
Brillouin L, Parodi M Propagation des ondes dans les Milieux Périodiques (Paris: Masson-Dunod, 1956); Пер. на русск. яз., Бриллюэн Л, Пароди М Распространение волн в периодических структурах (М.: ИЛ, 1959)
Бреховских Л М Волны в слоистых средах (М.: Наука, 1973); Пер. на англ. яз., Brekhovskikh L M Waves in Layered Media (New York: Academic Press, 1980)
Арнольд В И Математические методы классической механики (М.: Наука, 1988); Пер. на англ. яз., Arnold V I Mathematical Methods of Classical Mechanics (New York: Springer, 1997)
Гуняков В А, Крахалев М Н, Зырянов В Я, Шабанов В Ф Письма в ЖТФ41 (2) 70 (2015); Gunyakov V A, Krakhalev M N, Zyryanov V Ya, Shabanov V F Tech. Phys. Lett.41 86 (2015)
Poincaré H, Lamotte M, Hurmuzescu D Théorie mathématique de la lumière II: Nouvelles études sur la diffraction. Théorie de la dispersion de Helmholtz. Leçons professées pendant le premier semestre 1891 - 1892. Cours de physique mathématique (Paris: G. Carré, 1892)
Ветров С Я, Шабанов А В ЖЭТФ120 1126 (2001); Vetrov S Ya, Shabanov A V JETP93 977 (2001)
Шабанов В Ф, Ветров С Я, Шабанов А В Оптика реальных фотонных кристаллов. Жидкокристаллические дефекты, неоднородности (Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005)
Моисеев С Г, Остаточников В А, Семенцов Д И Квантовая электроника42 557 (2012); Moiseev S G, Ostatochnikov V A, Sementsov D I Quantum Electron.42 557 (2012)
Sihvola A Electromagnetic Mixing Formulae and Applications(IEEE Electromagnetic Waves Series) Vol. 47 (London: The Institution of Engineering and Technology, 47) p. 284