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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/riufal/2954| Tipo: | Tese |
| Título: | Gap soliton transparency switching and defect mode formation in one-dimensional Kerr-metamaterial superlattices and strips |
| Título(s) alternativo(s): | Alternância de transparência gap soliton e formação de modos defeito em super-redes e faixas unidimensionais Ker/metamaterial |
| Autor(es): | Lobo, Tiago Peixoto da Silva |
| Primeiro Orientador: | Cavalcanti, Solange Bessa |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Oliveira, Luiz Eduardo Moreira Carvalho de |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Fonseca, Eduardo Jorge da Silva |
| metadata.dc.contributor.referee3: | Moreira, Frederico Correia |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Costa, Alex Emanuel Barros |
| metadata.dc.contributor.referee5: | Alves Junior, Elias Brito |
| Resumo: | A formação de sólitons no gap plasmon-polariton e alterações no estado de transmissão de uma rede não linear unidimensional composta de camadas alternadas de um material Kerr e um metamaterial dispersivo linear são estudados teoricamente. O comportamento do perfil do campo elétrico dentro da estrutura estratificada é mostrado para diferentes valores da potência não-linear, conectando os modos localizados do campo elétrico com estados de transmissão total do sistema. Uma investigação detalhada da influência de uma não-linearidade desfocalizadora no fenômeno de alternância de transmissão, na faixa de frequência onde a dispersão linear prediz o acoplamento fóton-plasmon, é feita, revelando diferentes efeitos para as bordas inferiores e superiores do gap plasmon-polariton. Especificamente, nós achamos um alargamento do gap plasmon-polariton com o aumento da potência não-linear. Em adição, uma alternância dos estados de trânsmissão de muito baixos para muito altos foi observado e gap sólitons plasmon-polaritons de várias ordens foram achados para vários valores de frequência e potência não linear. Modos defeito em uma rede reduzida composta de um material regular entre bicamadas Kerr/metamaterial dispersivo também são estudados. O comportamento do perfil do campo elétrico dentro das camadas é estudado para variáveis valores da camada defeito e para uma não linearidade focalizadora crescente, ligando cada ponto de transparência a um modo defeito. Em adição, achamos que a função transmissão é periódica no regime linear, e que essa periodicidade não é afetada por uma não linearidade focalizadora. Além disso, cada ponto defeito é ligado à um perfil do campo elétrico de n-picos e possuem paridade bem definida. Ao escolher modos defeito consecutivos mostra-se que a paridade é alternada e que o perfil do campo elétrico tem um novo pico adicionado a ele, no regime linear. Ademais, ao fixar o tamanho da camada defeito, o estudo dos efeitos de uma não linearidade focalizadora revela um perfil multiestável, histerese e alternância de paridade e novos picos sendo adicionados ao perfil do campo elétrico quando pontos de transparência consecutivos são observados. |
| Abstract: | Plasmon-polariton gap soliton formation and transparency switching in one-dimensional nonlinear layered systems composed of alternate layers of a Kerr material and a dispersive linear metamaterial are theoretically studied. The behavior of the electric field profile inside the layered system is shown for different values of nonlinear power, linking the localized modes of the electric field with complete transparency states of the system. A detailed investigation on the influence of a defocusing nonlinearity on the transmission switching phenomenon, in the frequency range where the linear dispersion predicts the photon-plasmon coupling, is made, revealing different effects in the top and bottom edges of the plasmon-polariton gap. Specifically, we found a broadening of the plasmon-polariton gap when increasing the nonlinear power. In addition, a switching from very low to high transmission states is obtained and localized plasmon-polariton gap solitons of various orders are found for various values of frequencies and nonlinear strength. Defect modes in a reduced lattice composed of a regular material sandwiched by a bilayer Kerr/dispersive metamaterial are also studied. The behavior of the electric profile inside the strips is studied for varying defect layer size and for an increasing focusing nonlinearity, linking each transparency point to a defect mode. In addition, the transmission function is found to be periodic in the linear regime and this periodicity is not affected by a focusing nonlinearity. Furthermore, each defect mode is linked to a n-peak electric field profile and a well defined parity. By choosing consecutive defect modes we have shown that the parity is switched and the electric field profile gets a new peak added to it, in the linear regime. Moreover, by fixing a defect layer size and studying the effects of an increasing focusing nonlinearity we found multistability, hysteresis and observed parity switch and new peaks being added to the electric profile as one chooses consecutive transparency points. |
| Palavras-chave: | Metamaterial Material Kerr Alternância de transmissão Solitons Kerr material Transparency switching Band-gap |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
| Idioma: | eng |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
| Sigla da Instituição: | UFAL |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Materiais |
| Citação: | LOBO, Tiago Peixoto da Silva. Gap soliton transparency switching and defect mode formation in one-dimensional Kerr-metamaterial superlattices and strips. 2017. 109 f. Tese (Doutorado em Materiais) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós Graduação em Materiais, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2017. |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/2954 |
| Data do documento: | 29-nov-2017 |
| Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| Gap soliton transparency switching and defect mode formation in one-dimensional.pdf | Gap soliton transparency switching and defect mode formation in one-dimensional Kerr-metamaterial superlattices and strips | 9.69 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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