ОПТИКА, ЛАЗЕРНАЯ ФИЗИКА

Численное моделирование световых структур в объемных ENZ-средах с керровской нелинейностью

В. П. Рубан

Институт теоретической физики им. Л.Д.Ландау РАН, 142432 Черноголовка, Россия

Аннотация: Предложена упрощенная математическая модель для описания динамики квазимонохроматической световой волны в объеме эффективно изотропного метаматериала с близкой к нулю усредненной диэлектрической проницаемостью (так называемая ENZ-среда) при наличии слабой пространственной неоднородности, керровской нелинейности, а также линейного усиления под действием внешней накачки. Модель представляет собой векторное уравнение Гинзбурга–Ландау общего вида с доминированием слагаемого ротор-ротор в дисперсионном операторе и напоминает уравнение для электромагнитных волн в плазме [E. A. Kuznetsov, “The collapse of electromagnetic waves in a plasma”, ZhETF 66, 2037 (1974)]. В случае чисто действительных керровских коэффициентов хорошо работает численный метод с расщепленным шагом (split-step Fourier method), который позволил пронаблюдать различные варианты нетривиальной эволюции как центрально симметричных, так и тороидальных векторных волновых структур в квадратичной потенциальной яме, а также нелинейное взаимодействие между продольными и поперечными волнами в случае комбинации указанных структур.

Поступила в редакцию: 28.10.2025
Исправленный вариант: 01.12.2025
Принята в печать: 04.12.2025

DOI: 10.7868/S3034576626010143