Difracção espacial e dispersão temporal: estudo unificado
Ficheiros
Data
2007
Autores
Marinho, Francisco José da Silva Ferreira
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Editora
Resumo
Neste trabalho de Tese é feito um estudo teórico da propagação da radiação electromagnética em dois regimes ópticos distintos; no regime da difracção espacial de ondas luminosas monocromáticas e no regime da propagação de impulsos ópticos ultracurtos em meios dispersivos. O estudo é feito dentro de uma perspectiva unificadora, onde se demonstra que a propagação nos dois regimes é formalmente equivalente, isto é, demonstra-se que existe uma analogia perfeita entre a propagação nos dois regimes - analogia DEDT, resolvendo-se, assim, a limitação existente na analogia DEDT primitiva, a qual só é válida dentro da aproximação de 2a ordem na dispersão temporal.
Relacionado com a analogia DEDT, foi também realizado um estudo da lente temporal electróptica, onde se propõe um modelo teórico mais realista, relativamente ao modelo existente até à data. O modelo primitivo só é válido para impulsos de duração superior a 1ps e na condição de existir um ajuste perfeito entre a velocidade de grupo do impulso e a velocidade de fase da micro-onda. O modelo proposto neste trabalho é válido para impulsos com durações de sub-picosegundos, tem em conta o possível desajuste das velocidades e possibilita caracterizar convenientemente o funcionamento da lente, em particular a definição dos coeficientes de aberração. Demonstra-se, também, que a lente temporal electro-óptica é formalmente equivalente, no regime da difracção espacial, à lente espacial GRIN (GRIN - graded index). O estudo da lente temporal electro-óptica é complementado com a demonstração do seu funcionamento por simulação numérica.
This Thesis presents a theoretical study of the electromagnetic radiation propagation in two distinct optical regimes; in the space diffraction regime of monochromatic light waves and in the dispersive media propagation regime of ultrashort optical pulses. The study is made under a unifying perspective, where it is demonstrated that the propagation in both regimes is formally equivalent, in other words, it is shown the existence of a perfect analogy between the propagation in the two regimes – space diffraction/time dispersion (SDTD) analogy. In this way, it is overtaken the limitation of the primitive SDTD analogy, which is only valid under the second order dispersion approximation. Related to the SDTD analogy, it is also made a study of the electro-optic time lens, where it is proposed a more realistic theoretical model relatively to the previously existing one. This last model is only valid for above 1 ps pulses and in the case of existence of a perfect match between the pulse group velocity and the micro-wave phase velocity. The proposed model is suitable for sub-picosecond pulses; it takes in account the possible velocities mismatch and it allows the apropriate function characterization of the lens, particularly the definition of the aberration coefficients. It is also demonstrated that the electro-optic time lens is formally equivalent, in the space diffraction regime, to the GRIN space lens (GRIN – graded index). The study of the electro-optic time lens is complemented with the demonstration of its operation through numerical simulation.
This Thesis presents a theoretical study of the electromagnetic radiation propagation in two distinct optical regimes; in the space diffraction regime of monochromatic light waves and in the dispersive media propagation regime of ultrashort optical pulses. The study is made under a unifying perspective, where it is demonstrated that the propagation in both regimes is formally equivalent, in other words, it is shown the existence of a perfect analogy between the propagation in the two regimes – space diffraction/time dispersion (SDTD) analogy. In this way, it is overtaken the limitation of the primitive SDTD analogy, which is only valid under the second order dispersion approximation. Related to the SDTD analogy, it is also made a study of the electro-optic time lens, where it is proposed a more realistic theoretical model relatively to the previously existing one. This last model is only valid for above 1 ps pulses and in the case of existence of a perfect match between the pulse group velocity and the micro-wave phase velocity. The proposed model is suitable for sub-picosecond pulses; it takes in account the possible velocities mismatch and it allows the apropriate function characterization of the lens, particularly the definition of the aberration coefficients. It is also demonstrated that the electro-optic time lens is formally equivalent, in the space diffraction regime, to the GRIN space lens (GRIN – graded index). The study of the electro-optic time lens is complemented with the demonstration of its operation through numerical simulation.
Descrição
Tese de Doutoramento em Física
Palavras-chave
Ondas electromagnéticas , Propagação de ondas electromagnéticas