Поляритонные кривые в аморфном кварце, легированном ионами эрбия Er3+

Использована модель Лоренца для описания дисперсионных свойств электромагнитных волн в аморфном кварце, легированном ионами редкоземельных металлов. Установлен вид уравнений Максвелла для диэлектрической среды с пространственно упорядоченными примесными центрами. Проанализированы спектры поглощения ионов эрбия Er³⁺, введенных в аморфный кварц. Определены дисперсионные зависимости для поляритонных волн в примесном аморфном кварце на основе модели взаимодействия электромагнитных волн с резонансными электронными состояниями ионов эрбия. Установлены особенности поляритонных кривых и параметры унитарных поляритонов, для которых показатель преломления равен единице. Проанализированы условия для оптимизации накачки рабочих уровней генераций лазера, создаваемого на основе аморфного кварца, легированного ионами эрбия Er³⁺. Показано, что волоконно-оптический эрбиевый лазер может быть использован для реализации конверсии фотонов в скалярные бозоны. Приведен пример возможной экспериментальной схемы для наблюдения фотон-парафотонной конверсии.

Литература

[1] Coffinet J.P., De Martini F. Coherent excitation of polaritons in gallium phosphide // Phys. Rev. Lett. 1969. Vol. 22. Р. 60-64

[2] Heisenberg W., Eule H. Folgerungen aus der Diracschen Theorie des Positrons // Phys. 1936. Vol. 98. Р. 714-716

[3] Henry C.H., Garrett C.G.B. Theory of parametric gain near a lattice resonance // Phys. Rev. 1968. Vol. 171. Р 1058-1064

[4] Kee H.H., Lees G.P., Newson T.P. Narrow line width CW and Q-switched erbium-doped fibre loop laser // Electr. Lett. 1998. Vol. 34. Р. 1318-1319

[5] Kee H.H., Lees G.P., Newson T.P. 1.65 gm Raman based distributed temperature sensor//Electr. Lett. 1999. Vol. 35. Р. 1869-1871

[6] Алиев Г.Н., Голубев В.Г., Дудкин А.А., Курдюков Д.А., Медведев А.В., Певцов А.Б., Сорокин Л.М., Хатчисон Дж. Структурные, фотонно-кристаллические и люминесцентные свойства композита опал-эрбий // ФТТ. 2002. Т. 44. № 12. С. 21252131

[7] Mears R.J., Reekie L., Jancie I.M., Payne D.N. High gain rare earth dopedfiber amplifier at time Minute 54 Hour 1.54 mm // Optical Fiber Communication Conference. Vol. 3. 1987. OSA Technical Digest Series. Р. 167

[8] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Физматлит, 2005. 656 с.

[9] Литвинов С.О. Оптика. М.: Наука, 1976. 926 с.

[10] Венгер Е.Ф., Гончаренко А.В., Дмитрук М.Л. Оптика малых частиц и дисперсных сред. Киев: Наукова думка, 1999. 348 с.

[11] Горелик В.С., Филатов В.В. Оптические свойства фотонных кристаллов, заполненных редкоземельными элементами // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2012. № 5. С. 104-111

[12] Stewart D.S., Kato A.D. Analysis of rare earth mixtures by a recording spectrophotometer//Analytical Chemistry. 1958. Vol. 30. Р. 164

[13] Комиссарова Л.Н. Соединения редкоземельных элементов. М.: Наука, 1986. 368 с.

[14] Malkin B.Z. Spectroscopy of solids containing rare-earth ions / ed. A.A. Kaplyanskii, R.M. Macfarlane. Amsterdam: North-Holland, 1987. Р. 13

[15] Grubb S.G., Di Giovanni D.J., Simpson J.R., Cheung W.Y., Sanders S., Weltch D.F., Rockney B. Ultrahigh power diode-pumped 1,5 mm fiber amplifie // Techn. Dig. OFC’96. 1996. Р 173-175

[16] Pasquale F.D., Grasso G., Meli F., Sacchi G., Turolla S. Optical Fiber Communication Conf. & Int. Conf. Integrated Optics and Optical fiber communication // Techn. Dig. OFC’99. 1999. Р 273-280

[17] Barnard C., Myslinski P., Chrostowski J., Kavehrad M. Analytical model for rare-earth-doped fiber amplifiers and lasers // IEEE J. Quantum Electron. 1994. Vol. 30. Р. 1817

[18] Okun L.B. Limits on electrodynamics: paraphotons? // Sov. Phys. JETP 56. 1982. Р 502-505; ЖЭТФ. 1982. № 83 (3). С. 892-895

[19] Hoffmann S. Paraphotons and axions: Similarities in stellar emission and detection // Phys. Lett. 1986. B. 193. Р 117-122

[20] Jaeckel J., Redondo J., Ringwald A. Hidden laser communications through matter - An application of meV-scale hidden photons // EPL. 2009. No. 87. P. 10010

[21] Bibbervan K., Dagdeviren N.R., Koonin S.E., Kerman A.K., Nelson H.N. Proposed experiment to Produce and Detect Light pseudoscalars // Phys. Rev. Lett. 1987. No. 59. P. 759-762