Optical wave propagation in double-periodic, quasi-periodic and disturbed optical lattices

• Applicant: Professor Dr. Detlef Kip
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 2007 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 35900073

• Final Report Year: 2011

Final Report Abstract

In diesem Forschungsvorhaben haben wir die lineare und nichtlineare Lichtausbreitung sowie die Existenz und Wechselwirkung von diskreten Solitonen in komplexen Wellenleiterarrays in Lithiumniobat untersucht. Der in diesem Material wirksame photorefraktive Effekt stellt eine sättigbare Nichtlinearität dar; die benötigten Lichtintensitäten liegen im Bereich von Mikrowatt. Nichtlineare Prozesse unter Nutzung von Solitonen in modulierten Gittern (photonischen Kristallen) können die Grundlage für neuartige Bauelemente z.B. in der optischen Nachrichtentechnik sein. Einen Schwerpunkt der durchgeführten theoretischen und experimentellen Arbeiten stellt die Untersuchung von photonischen Gitterstrukturen mit zusätzlicher Modulation der Ausbreitungseigenschaften in transversaler oder longitudinaler Richtung dar. Die hieraus resultierenden neuen Effekte der Lichtausbreitung sind vielfältig und reichen von der Existenz lokalisierter Wellen oder Solitonen, dem Nachweis von Rabi- und Bloch-Oszillationen in photonischen Kristallen bis hin zur Beobachtung von Anderson-artigen Lokalisierungsmechanismen. Weitere Arbeiten beschäftigen sich mit der Erzeugung räumlicher Frequenzkämme und Superkontinua, sowie der Kopplung heller und dunkler Gap-Solitonen in photonischen Gittern. Die Arbeiten haben stark von verschiedenen internationalen Kooperationen profitiert.

Publications

• Optical transitions and Rabi oscillations in waveguide arrays. Opt. Express 16, 10309 (2008)
  K. Makris, D. N. Christodoulides, O. Peleg, M. Segev, D. Kip
  
• Spatial frequency combs and supercontinuum generation in one-dimensional photonic lattices. Phys. Rev. Lett. 101, 183903 (2008)
  D. Rong, C. E. Rüter, D. Kip, C. L. Yang, J. Xu, O. Manela, M. Segev
  
• Experimental observation of Rabi oscillations in photonic lattices. Phys. Rev. Lett. 102, 123905 (2009)
  K. Shandarova, C. E. Rüter, D. Kip, K. Makris, D. N. Christodoulides, O. Peleg, M. Segev
  
• Formation of higher-band dark gap solitons in one dimensional waveguide arrays. Opt. Express 18, 27493 (2010)
  D. Rong, C. E. Rüter, D. H. Song, J. J. Xu, D. Kip
  
• Wave propagation in waveguide arrays with alternating positive and negative couplings. Phys. Rev. A 81, 053817 (2010)
  N. K. Efremidis, P. Zhang, Z. Chen, D. N. Christodoulides, C. E. Rüter, D. Kip
  
• Dark-bright gap solitons in coupled-mode one-dimensional saturable waveguide arrays. Phys. Rev. A 83, 063816 (2011)
  R. Dong, C. E. Rüter, D. Kip, J. Cuevas, P. G. Kevrekidis, D. H. Song, J. J. Xu
  
• Resonant delocalization and Bloch oscillations in modulated lattices. Opt. Lett. 36, 1464 (2011)
  R. El-Ganainy, D. N. Christodoulides, C. E. Rüter, D. Kip