Title (srp)

Dinamika prostiranja Eirijevih snopova u fotorefraktivnim sredinama : doktorska disertacija

Author

Bokić, Bojana M., 1981-

Contributor

Jelenković, Branislav, 1950-
Obradović, Bratislav, 1966-
Jović, Dragana, 1977-
Kolarić, Branko
Spasojević, Đorđe, 1958-
Poparić, Goran, 1965-

Description (eng)

The main topic of this thesis is the study of phenomena related to the propagation of twodimensionalAiry light beams in a nonlinear photorefractive medium. The research includes thestudy of the propagation dynamics of several superimposed two-dimensional Airy beams arrangedin symmetrical configurations of two and four beams, with the same or different phase distributions,in linear and nonlinear regime, as well as the study of the propagation of a single two-dimensionalAiry beam in an optically induced square photonic lattice with and without optical defects.The dissertation is divided into seven chapters, and the content of the individual chapters isgiven below.The introductory chapter provides an overview of previous results in the field of complexlight and nonlinear photonics related to non-diffracting beams in general and in relation to selfacceleratingAiry beams as a special class of nonlinear propagating non-diffracting beams.The second chapter describes in detail the concept of non-diffracting beams, and especiallythe class of self-accelerating Airy beams. Starting from the non-dispersive solution of theSchrödinger equation in the domain of quantum mechanics and analogy with the paraxial waveequation, the realization of quasi-non-diffracting optical Airy beams in one and then in twodimensions is realized.The following chapter describes the concept of photonic structures with special reference tooptically induced photonic lattices and the optical induction technique that uses the concept of nondiffractingbeams. A brief insight is given into the importance of the existence of defects in thephotonic structure and the possibilities that such a structure provides for light manipulation, as wellas the multiplexing method by which optical defects can be realized in two-dimensional opticallyinduced photonic lattices by incoherent superposition of several non-diffracting beams.The fourth chapter presents a theoretical model for describing and modeling the propagationof a two-dimensional Airy beam in nonlinear material. The theoretical model includes thepropagation of several Airy beams through a nonlinear material as well as the propagation of a twotwo-dimensional Airy beam through an optically induced square photonic lattice in a nonlinearmaterial. This chapter also contains an explanation of the photorefractive effect and the modulationof the refractive index in the photorefractive material strontium barium niobate (SBN). After that, amore detailed insight into the optical induction technique itself is given and a numerical model formodeling the linear and nonlinear propagation of Airy beams through an SBN crystal with andwithout an inscribed photonic structure is described.In the fifth chapter, experimental methods for examining the dynamics of Airy beampropagation in photorefractive media are presented. The chapter is divided into two parts. The firstpart deals with the investigation of the linear and nonlinear interaction of several superimposed twodimensionalAiry beams in a photorefractive SBN crystal. The second part refers to theinvestigation of the dynamics of propagation of a two - dimensional Airy beam through an opticallyinduced photonic lattice with and without defects.The sixth chapter presents the results of experimental and theoretical research. This chapteris also divided into several sections. In the first part, the results of the linear interaction of two andfour superimposed Airy beams are given. In the case of linear interaction of two beams when thebeams are in phase due to constructive interference, a focus is formed in the intersection of thetrajectory of the two beams. When the beams are not in phase, vertical separation caused bydestructive interference occurs. In both cases, parabolic beam trajectories can be clearly identified.When examining the linear interaction of the four superimposed Airy beams, the situation is similarwith the difference that a stronger focus is formed here because the interference of the four beams isnow in question. In the second part, the results of nonlinear interaction of two and foursuperimposed Airy beams are given. In the case of a nonlinear interaction, increasing the strength ofthe probe beam, we can see the transition from a linear interference image to a well - localizedsolitary state for higher values of nonlinearity. In the case when the phases of the beams are shiftedby π, the main lobes do not merge, but due to destructive interference, two localized solitary statesoccur. In the case of nonlinear interaction of four beams, when the beams are in phase, the situationis the same as in the interaction of two beams. The situation is totally different when the beams areshifted phases. In contrast to other cases, there is no formation of solitary states here. Since all fourbeams are of different phases, in this case there is not a large enough intensity that could form asolitary state due to the interference. When examining the propagation of a single Airy beam in acrystal with an inscribed photonic lattice, the following results were obtained. As the modulation ofthe lattice refractive index increases, the interaction of the Airy beam with the grid becomesstronger and as a consequence the Airy beam slows down. Depending on the strength of the lattice,different discrete structures appear until the acceleration of the Airy beam is completely suppressedwith the reinforcement of the lattice. In the case of defects in one channel of the photonic lattice, thesituation is as follows. The strength of the defects as well as the strength of the photonic latticedramatically affects the shape and transverse acceleration of the Airy beam. In the case of a positivedefect, there is an increase in the localization in that channel of the lattice, while in the case of anegative defect, there is a delocalization of the Airy beam field...

Description (srp)

Tema ove teze je izučavanje fenomena koji su vezani za prostiranje dvodimenzionalnihEirijevih svetlosnih snopova u nelinearnoj fotorefraktivnoj sredini. Istraživanje obuhvataproučavanje dinamike prostiranja više superponiranih dvodimenzionalnih Eirijevih snopovaraspoređenih u simetrične konfiguracije od dva i četiri snopa, sa istim ili različitim faznimdistribucijama, u linearnom i nelinearnom režimu kao i proučavanje prostiranja pojedinačnogdvodimenzionalnog Eirijevog snopa u optički indukovanoj kvadratnoj fotonskoj rešetci sa i bezoptičkih defekata.Disertacija je podeljena u sedam poglavlja, a sadržaj pojedinačnih poglavlja je dat unastavku teksta.U uvodnom poglavlju dat je pregled dosadašnjih rezultata u oblasti kompleksne svetlosti inelinearne fotonike povezanih sa nedifragujućim snopovima uopšte a posebno u vezi sasamoubrzavajućim Eirijevim snopovima kao posebnom klasom nelinearno propagirajućihnedifragujućih snopova.U drugom poglavlju opisan je detaljno koncept nedifragujućih snopova, a posebno klasasamoubrzavajućih Eirijevih snopova. Počevši od nedisperzivnog rešenja Šredingerove jednačine udomenu kvantne mehanike i analogije sa paraksijalnom talasnom jednačinom dolazi se dorealizacije kvazi-nedifragujućih optičkih Eirijevih snopova u jednoj a zatim i u dve dimenzije.U sledećem poglavlju opisan je koncept fotonskih struktura sa posebnim osvrtom na optičkiindukovane fotonske rešetke i tehniku optičke indukcije koja koristi koncept nedifragujućihsnopova. Dat je i kratak uvid na značaj postojanja defekata u fotonskoj strukturi i mogućnosti kojenam takva struktura pruža za manipulaciju svetlošću, kao i metod multipleksiranja kojim setehnikom optičke indukcije pomoću nekoherentne superpozicije više nedifragujućih snopova mogurealizovati optički defekti u dvodimenzionalnim optički indukovanim fotonskim rešetkama.U četvrtom poglavlju prikazan je teorijski model za opisivanje i modelovanje propagacijedvodimenzionalnog Eirijevog snopa u nelinearnom materijalu. Teorijski model obuhvatapropagaciju više Eirijevih snopova kroz nelinearni materijal kao i propagaciju pojedinačnogdvodimenzionalnog Eirijevog snopa kroz optički indukovanu kvadratnu fotonsku rešetku unelinearnom materijalu. Ovo poglavlje sadrži i objašnjenje fotorefraktivnog efekta i modulacijeindeksa prelamanja u fotorefraktivnom materijalu stroncijum barijum niobata (SBN). Nakon togadat je detaljniji uvid u samu tehniku optičke indukcije i opisan numerički model za modelovanjelinearnog i nelinearnog prostiranja Eirijevih snopova kroz SBN kristal sa i bez upisane fotonskestrukture.U petom poglavlju prikazane su eksperimentalne metode za ispitivanje dinamike prostiranjaEirijevog snopa u fotorefraktivnim sredinama. Poglavlje je podeljeno na dva dela. Prvi deo seodnosi na ispitivanje linearne i nelinearne interakcije više superponiranih dvodimenzionalnihEirijevih snopova u fotorefraktivnom SBN kristalu. Drugi deo se odnosi na ispitivanje dinamikeprostiranja jednog dvodimenzionalnog Eirijevog snopa kroz optički indukovanu fotonsku rešetku sai bez defekata.U šestom poglavlju prikazani su rezultati eksperimentalnog i teorijskog istraživanja. Ovopoglavlje je takođe podeljeno na više celina. U prvoj celini dati su rezultati linearne interakcije dvai četiri superponirana Eirijeva snopa. U slučaju linearne interakcije dva snopa kada su snopovi ufazi usled konstruktivne interferencije dolazi do formiranja fokusa u preseku trajektorija dva snopa.Kada snopovi nisu u fazi dolazi do vertikalne separacije uzrokovane destruktivnominterferencijom. U oba slučaja mogu se jasno identifikovati parabolične trajektorije snopova. Kodispitivanja linearne interakcije četiri superponirana Eirijeva snopa situacija je slična sa razlikom štoovde dolazi do formiranja jačeg fokusa jer je sada u pitanju interferencija četiri snopa. U drugojcelini dati su rezultati nelinearne interakcije dva i četiri superponirana Eirijeva snopa. U slučajunelinearne interakcije povećavajući snagu probnog snopa možemo videti prelaz od linearneinterferencione slike do dobro lokalizovanog solitarnog stanja za veće vrednosti nelinearnosti. Uslučaju kada su faze snopova pomerene za π, ne dolazi do spajanja glavnih lobova već se usleddestruktivne interferencije javljaju dva lokalizovana solitarna stanja. U slučaju nelinearneinterakcije četiri snopa, kada su snopovi u fazi, situacija je ista kao i kod interakcije dva snopa.Situacija je totalno drugačija kada su snopovi pomerenih faza. Nasuprot ostalim slučajevima ovdene dolazi do formiranja solitarnih stanja. Pošto su sva četiri snopa različitih faza u ovom slučaju nedolazi do dovoljno velikog inteziteta koji bi usled interferencije mogao da formira solitarno stanje.Kod ispitivanja prostiranja pojedinačnog Eirijevog snopa u kristalu sa upisanom fotonskomrešetkom dobijeni su sledeći rezultati. Kako modulacija indeksa prelamanja rešetke rasteinterakcija Eirijevog snopa sa rešetkom postaje jača i kao posledica toga dolazi do usporavanjaEirijevog snopa. U zavisnosti od jačine rešetke javljaju se različite diskretne strukture sve dok sapojačanjem rešetke ne dođe do kompletnog potiskivanja ubrzanja Eirijevog snopa. U slučajudefekata u jednom kanalu fotonske rešetke, situacija je sledeća. Jačina defekata kao i jačinafotonske rešetke dramatično utiču na oblik i transverzalno ubrzanje Eirijevog snopa. U slučajupozitivnog defekta dolazi do povećanja lokalizacije u tom kanalu rešetke dok u slučaju negativnogdefekta dolazi do delokalizacije polja Eirijevog snopa...

Description (srp)

Fotonika i laseri - Nelinearna fotonika / Photonics and lasers - Nonlinear photonics Datum odbrane: 04.04.2022.

Object languages

Serbian

Date

2021

Rights

© All rights reserved

Subject

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Elektronska optika

Eirijevi snopovi, fotorefraktivni kristal, transverzalno ubrzanje, solitarna stanja, optički indukovane fotonske rešetke, optički indukovani defekti, protok energije, diskretna difrakcija, lokalizacija energije, delokalizacija energije

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Elektronska optika

Airy beams, photorefractive crystal, transverse acceleration, solitary states, optically induced photonic lattices, optically induced defects, energy flow, discrete diffraction, energy localization, energy delocalization.