Slow light pulse propagation in dispersive media

Torben Roland Nielsen; Jesper Mørk; Andrei V. Lavrinenko

doi:10.1016/j.crhy.2009.11.006

Slow light pulse propagation in dispersive media
[Propagation lente d'impulsions lumineuses dans les milieux dispersifs]

Torben Roland Nielsen ¹ ; Jesper Mørk ¹ ; Andrei V. Lavrinenko ¹

¹ DTU Fotonik – Department of Photonics Engineering, Technical University of Denmark, Ørsteds Plads 343, DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark

Comptes Rendus. Physique, Volume 10 (2009) no. 10, pp. 957-963.

Résumé
Abstract

Nous présentons une analyse théorique et numérique de la propagation d'impulsions dans un guide d'ondes à cristaux photoniques à semi-conducteurs à boîtes quantiques dans un régime où l'impulsion est soumise simultanément à la dispersion guide et à la dispersion matériau. L'indice de groupe et la transmission sont analysés par des simulations numériques de type FDTD (Finite Difference Time Domain) des équations de Maxwell–Bloch et comparées aux résultats analytiques. Pour des impulsions longues, l'indice de groupe (transmission) pour le système combiné est augmenté (diminuée) de manière significative par rapport au cas d'une dispersion purement guide ou matériau. Les impulsions courtes sont fortement déformées et en fonction des paramètres d'élargissement un éclatement de l'impulsion peut être observé. La transition du régime de propagation linéaire au cas non-linéaire est quantifiée en terme de largeur spectrale d'impulsion.

We present a theoretical and numerical analysis of pulse propagation in a semiconductor photonic crystal waveguide with embedded quantum dots in a regime where the pulse is subjected to both waveguide and material dispersion. The group index and the transmission are investigated by finite-difference-time-domain Maxwell–Bloch simulations and compared to analytic results. For long pulses the group index (transmission) for the combined system is significantly enhanced (reduced) relative to slow light based on purely material or waveguide dispersion. Shorter pulses are strongly distorted and depending on parameters broadening or break-up of the pulse may be observed. The transition from linear to nonlinear pulse propagation is quantified in terms of the spectral width of the pulse.

Publié le : 2009-12-01

DOI : 10.1016/j.crhy.2009.11.006

Keywords: Slow light, Photonic crystals, Quantum dots, Electromagnetically induced transparency
Mot clés : Ralentissement de la lumière, Cristaux photoniques, Boîtes quantiques, Transparence induite par électromagnétisme

Affiliations des auteurs :

Torben Roland Nielsen ¹ ; Jesper Mørk ¹ ; Andrei V. Lavrinenko ¹

¹ DTU Fotonik – Department of Photonics Engineering, Technical University of Denmark, Ørsteds Plads 343, DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark

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AU  - Torben Roland Nielsen
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Torben Roland Nielsen; Jesper Mørk; Andrei V. Lavrinenko. Slow light pulse propagation in dispersive media. Comptes Rendus. Physique, Volume 10 (2009) no. 10, pp. 957-963. doi : 10.1016/j.crhy.2009.11.006. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2009.11.006/

Bibliographie
Cité par

[1] P.C. Ku; C.J. Chang-Hasnain; S.L. Chuang J. Phys. D, 40 (2007), p. R93-R107

[2] A. Vlasov; M. O'Boyle; H.F. Hamann; S.J. McNab Nature, 438 (2005), pp. 65-69

[3] L.V. Hau; S.E. Harris; Z. Dutton; C.H. Behroozi Nature, 397 (1999), pp. 594-598

[4] M. Soljacic; J.D. Joannopoulos Nat. Mater., 3 (2004), pp. 211-219

[5] C.J. Chang-Hasnain; P.C. Ku; J. Kim; S.H. Chuang Proc. IEEE, 9 (2003), pp. 1884-1897

[6] T.R. Nielsen; A. Lavrinenko; J. Mørk Appl. Phys. Lett., 94 (2009), p. 113111

[7] N.A. Mortensen; S. Xiao Appl. Phys. Lett., 90 (2007), p. 141108

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