Fotonika je termín pro označení oboru vědy a techniky, který zahrnuje jevy a zařízení, ve kterých je kontrolovaným způsobem ovládaný tok fotonů. Vznikl analogicky k termínu elektronika. V případě elektroniky se jedná o oblast zabývající se jevy a zařízeními, ve kterých je řízen tok elektronů. Vznik fotoniky je důsledkem vývoje, který nastal v optice po třech velkých objevech: vynálezu laseru, zvládnutí technologie optických vláken a zvládnutí výroby polovodičových optických prvků (luminiscenčních diod, laserových diod, a fotodiod).
V následujícím textu budou vytvořeny modely typických prostředí, kterých se
předpokládá šíření světelných vln. Při experimentování světlem uvedených podmínkách byly
pozorovány nelineární jevy: závislost indexu lomu prostředí optické intenzitě
(samofokusace optických svazků), změna frekvence optické nosné (zářením lze ovládat
záření) atd. Pozornost bude zaměřena
na nelineární disperzní prostředí. Pro dielektrické stacionární
prostředí platí
t
D
H
∂
∂
=×∇ ,
t
B
E
∂
∂
−=×∇ ,
kde jsou vektory indukcí elektrického magnetického pole dále
D +ε0 (5.E . Lze konstatovat, prostředí může určitých podmínek zprostředkovat interakci
fotonů samotnými fotony. Podrobněji budou rozebrány
nelineární optické jevy třetího řádu, speciálně automodulace fáze
a ukázáno bude, jak tento jev spolu jevem disperze grupové
rychlosti povede vzniku optických solitonů. Pro vakuum platí:
t
E
H
∂
∂
ε0=×∇ ,
t
H
E
∂
∂
μ0−=×∇ ,
kde jsou vektory intenzit elektrického magnetického pole.1)
.1 Dielektrická prostředí (stacionární)
Vynález laseru umožnil vyšetřovat chování světla optických prostředích při vysokých
optických intenzitách. Světelná vlna bude vyjádřena vektorem intenzity pole
, resp.Fotonika optické komunikace 67
5 Nelineární optika optické solitony
Cíle kapitoly: Cílem této kapitoly objasnit základní vlastnosti
jednotlivých druhů optických prostředí.
5.
Maxwellovy rovnice
Elektromagnetická teorie světla vyjádřena Maxwellovými rovnicemi, nichž pro
stručnost připomeneme jen první dvě rovnice
