Un modelo no lineal modificado de Lorentz para la no linealidad óptica de tercer orden
Autores: Xia, Yao; Liu, Jinjie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un modelo no lineal modificado de Lorentz para la no linealidad óptica de tercer orden
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Modelo de polarización no lineal
Respuesta no lineal del material
Fuerza de restauración no lineal
Función dependiente del campo eléctrico
Modelo no lineal de Lorentz
Modelo de Lorentz no lineal modificado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, proponemos un nuevo modelo de polarización no lineal que modifica la ecuación de polarización para tener en cuenta la respuesta no lineal del material. Específicamente, la fuerza de restauración no lineal en nuestro modelo se reformula como una función dependiente del campo eléctrico, derivada del modelo no lineal de Lorentz. Adicionalmente, realizamos un análisis comparativo del modelo de Kerr, el modelo de Duffing, el modelo no lineal de Lorentz y nuestro modelo modificado no lineal de Lorentz (MNL) resolviendo las ecuaciones de Maxwell utilizando el método de dominio temporal de diferencias finitas (FDTD). Esta investigación se centra en la no linealidad de tercer orden de estos modelos bajo diferentes intensidades de luz y diferentes ratios de frecuencia resonante a frecuencia portadora. Primero, en el ejemplo que estudiamos, nuestros resultados muestran que el modelo MNL produce resultados más cercanos al modelo de Kerr cuando la intensidad de luz es significativamente alta. En segundo lugar, la comparación bajo diferentes frecuencias resonantes revela que todos los modelos convergen hacia el modelo de Kerr cuando la frecuencia portadora es mucho más baja que la frecuencia resonante. Sin embargo, cuando la frecuencia portadora supera significativamente a la frecuencia resonante, las diferencias entre el modelo de Kerr y los otros modelos se hacen más notables. La no linealidad de tercer orden de nuestro modelo MNL se alinea más estrechamente con el modelo de Kerr que los modelos no lineales de Lorentz y Duffing cuando la relación de frecuencia resonante a frecuencia portadora está entre 1 y 2.
Descripción
En este estudio, proponemos un nuevo modelo de polarización no lineal que modifica la ecuación de polarización para tener en cuenta la respuesta no lineal del material. Específicamente, la fuerza de restauración no lineal en nuestro modelo se reformula como una función dependiente del campo eléctrico, derivada del modelo no lineal de Lorentz. Adicionalmente, realizamos un análisis comparativo del modelo de Kerr, el modelo de Duffing, el modelo no lineal de Lorentz y nuestro modelo modificado no lineal de Lorentz (MNL) resolviendo las ecuaciones de Maxwell utilizando el método de dominio temporal de diferencias finitas (FDTD). Esta investigación se centra en la no linealidad de tercer orden de estos modelos bajo diferentes intensidades de luz y diferentes ratios de frecuencia resonante a frecuencia portadora. Primero, en el ejemplo que estudiamos, nuestros resultados muestran que el modelo MNL produce resultados más cercanos al modelo de Kerr cuando la intensidad de luz es significativamente alta. En segundo lugar, la comparación bajo diferentes frecuencias resonantes revela que todos los modelos convergen hacia el modelo de Kerr cuando la frecuencia portadora es mucho más baja que la frecuencia resonante. Sin embargo, cuando la frecuencia portadora supera significativamente a la frecuencia resonante, las diferencias entre el modelo de Kerr y los otros modelos se hacen más notables. La no linealidad de tercer orden de nuestro modelo MNL se alinea más estrechamente con el modelo de Kerr que los modelos no lineales de Lorentz y Duffing cuando la relación de frecuencia resonante a frecuencia portadora está entre 1 y 2.