On solving the problem of quasi-two-dimensional supercrystal nonlinear resonance response

В работе приведены результаты исследования нелинейного оптического отклика двумерной решетки элементарных двухуровневых диполей, возникающий в условиях вынужденного излучения. Подобная резонансная реакция на световое поле реализуется в квазидвумерных полупроводниковых суперкристаллах (ПСК), формируемых квантовыми точками. Такие материалы являются актуальными в исследованиях и перспективными к использованию в нанофотонике.
Исследована динамика энергообмена среды ПСК, которая характеризуется относительно высокой концентрацией активных центров, и светового поля сверхизлучения. В приближении однородного поля решена задача теоретического описания коллективного эффекта сверхизлучения с учётом диполь-дипольного взаимодействия активных центров, типичного для ПСК и вызывающего нелинейное смещение резонансной частоты усиления (поглощения).
В расчётах использованы представления обобщённой двухуровневой схемы, позволяющие в квантовомеханических материальных уравнениях, решаемых совместно с уравнениями связи полей, учитывать также автомодуляционное спектральное уширение светового поля, обусловленное поглощением излучения в квазирезонансных переходах.
Определено соотношение, представляющее аналог закона сохранения полярного угла вектора Блоха для рассматриваемого более общего случая взаимодействия, в котором наряду с фазовой нелинейностью отклика учитывается скорость разброса активных диполей в пределах ширины спектральной линии (имеется в виду, конечность времени фазовой релаксации элементарных излучателей). Использование в этом случае формализма вектора Блоха позволяет получить аналитическое решение предложенной оригинальной модификации нелинейной системы уравнений для переменных отклика ПСК и рассчитать форму импульсов сверхизлучения. Расчётами предсказывается выраженная асимметрия излучаемых ПСК импульсов.