Сотрудники Международного учебно-научного лазерного центра (МЛЦ) МГУ имени М.В. Ломоносова выяснили, что скорость распространяющегося импульса в метаматериале, обладающем нелинейностью, зависит от интенсивности света, который на него падает. О своем исследовании ученые написали в статье, опубликованной в журнале Optics Communications.

«Основным результатом работы являются полученные спектральные зависимости коэффициента пропускания метаматериала в частотном диапазоне, соответствующем сильной дисперсии. Показано, что нелинейный отклик метаматериала приводит к частотному сдвигу, а в ряде случаев также к уменьшению амплитуды резонанса пропускания», — рассказал Игорь Пережогин, автор статьи, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник МЛЦ МГУ имени М.В. Ломоносова.

В работе использовалась разработанная самими авторами модификация метода конечных элементов, позволяющая с низкими затратами вычислительных ресурсов провести численное моделирование поставленной задачи с учетом нелинейности метаматериала на персональном компьютере. Ученые отмечают, что учет нелинейности метаматериала в подобных задачах ранее не проводился, а численное решение линейной задачи с такой же высокой детальностью данных, проведенное в других работах, требовало значительно больше вычислительного времени.

На сегодняшний день метаматериалы являются компактными оптическими элементами, позволяющими управлять различными свойствами электромагнитного излучения, в том числе в оптическом диапазоне. Метаматериалы с сильной частотной дисперсией, в которых наблюдается эффект индуцированной прозрачности, используются для создания высокочувствительных детекторов на их основе, для управления скоростью (групповой) распространения импульсов света и их сильного замедления (например, в линиях задержки сигнала в телекоммуникациях).

Результаты работы показывают, что в метаматериалах, обладающих нелинейностью, групповая скорость распространяющегося импульса будет зависеть также от интенсивности падающего на метаматериал излучения, что может быть использовано в устройствах для управления светом при помощи света.