Lichtinduzierte photonische Strukturen

Photorefraktiven Materialien zeichnen sich dadurch aus, dass der Brechungsindex durch Lichteinfluss veränderbar ist. Damit sind nicht nur solitäre Strukturen erzeugbar, sondern insbesondere auch periodische Modulationen, die photonische Eigenschaften aufweisen können.

 

Abb. 1: Ein gausscher Strahl (a) auf dem Gitter (b) beugt (c) und fokussiert bei höherer Leistung (d-f).

 

Durch Einstrahlung geeignet periodisch phasen- bzw. amplitudenmodulierter Lichtwellen erzeugt man eine periodische Brechungsindexmodulation im photorefraktiven Material. Mit Hilfe des Bloch-Floquet-Theorems lassen sich die ausbreitungsfähigen Blochwellen in dieser Struktur bestimmen und systematisch numerisch und experimentell analysieren [1]. Die Modulation kann dabei sogar zur Ausbildung einer vollständigen Bandlücke führen, die sich für Grundlagenexperimente mit leicht veränderbaren photonischen Kristallen eignet. Beispielsweise wird damit die anisotrope Lokalisierung einer speziellen Blochmode aufgrund gekoppelter Effekte ermöglicht [2].

Zur grundlegenderen Untersuchung dieser Strukturen lassen sich gezielt die verschiedenen Blochmoden anregen [1]. Dabei haben wir die zu den einzelnen Symmetriepunkten der ersten Brillouinzone gehörenden Blochmoden eingestrahlt und beispielsweise diskrete Beugung wie in Abbildung 1 erhalten und eine Lokalisierung bei höheren Leistungen.