Встречное взаимодействие оптических волн в метаматериалах при низкочастотной накачке

Изучено влияние фазовых эффектов при трехволновом параметрическом взаимодействии и низкочастотной накачке в метаматериалах в случае отрицательного показателя преломления на частоте сигнальной волны. Выявлено, что эффективность усиления обратной сигнальной волны тем выше, чем больше отношение интенсивностей холостой и сигнальной волн на входе в метаматериал. Рост интенсивности холостой волны на входе по сравнению с интенсивностью сигнальной волны в пять раз ведет к нелинейному росту усиления сигнальной волны почти в 20 раз. Согласно полученным в работе аналитическим выражениям в приближении заданной интенсивности, выбор оптимальных параметров интенсивности накачки, полной длины метаматериала и фазовой расстройки облегчит осуществление режимов эффективного усиления и генерации сигнальной волны. Проведено сравнение с результатами, полученными в приближении заданного поля, а также дана численная оценка ожидаемой эффективности частотного преобразования. Регулируя частоту и мощность накачки, можно реализовать плавную перестройку частоты параметрического преобразователя. Развитый метод может быть востребован при разработке частотных преобразователей на базе нелинейных метаматериалов.