Резонансная дифракция электромагнитных волн на твердом теле (Обзор)

Тема обзора – дифракция электромагнитной волны на периодической конденсированной среде в тех случаях, когда условие Брэгга выполняется на частоте резонанса, возбуждаемого в этой среде. Проводится общее рассмотрение таких брэгговских систем, получивших название резонансных фотонных кристаллов, и с единых позиций описывается распространение, отражение, пропускание и дифракция электромагнитного излучения в различных объектах: I) периодических структурах с квантовыми ямами вблизи экситонного резонанса, II) оптических решетках из атомов, охлажденных в лазерном поле, и III) объемных кристаллах и мультислоях с резонансными внутриядерными переходами для гамма-лучей. Основное внимание сосредоточено на линейной стационарной дифракции, включая резонансное отражение и пропускание, как наиболее изученной и позволяющей проводить сравнение между тремя системами, выявляя общие черты и особенности.
Характерным общим свойством рассматриваемых систем является подавление в них безызлучательных каналов и неоднородного уширения резонансной частоты. Второе фундаментальное свойство резонансных фотонных кристаллов – наличие в зависимости от толщины образца двух режимов взаимодействия света с резонансными возбуждениями. В сверхизлучательном режиме, реализуемом при малом количестве резонансных слоев $N$ (тонкие структуры), высота пика и полуширина спектра отражения монотонно возрастают с ростом $N$. При дальнейшем росте $N$ происходит переход к фотонно-кристаллическому режиму, в котором полуширина спектра отражения насыщается, проявляясь в виде оптической стоп-зоны. Теоретическое описание иллюстрируется экспериментальными спектрами, измеренными для всех трех резонансных брэгговских систем.