Пороги лазерной генерации в спиральных фотонных структурах с различным расположением одиночного витка спирали, усиливающего свет

С помощью численного моделирования рассмотрены условия порога генерации лазерного излучения в спиральных структурах холестерических жидких кристаллов (ХЖК), в которых лишь один виток усиливает свет. Этот виток занимает либо центральное положение в симметричных структурах различного размера, либо произвольное положение в несимметричных структурах заданного размера. Во всех случаях находятся сингулярности в усилении света одномерной ХЖК-структурой для наиболее важных краевых мод (m1, m2, m3) и строятся кривые пороговых значений коэффициентов усиления света k_th в зависимости от положения усиливающего витка. Для симметричных структур найдена линейная зависимость порога генерации на моде m1 от величины, обратной квадрату длины резонатора. Кроме того, обнаружено, что моды с меньшей плотностью фотонных состояний (DOS) в резонаторе могут иметь более низкий порог возбуждения лазерного эффекта. Это объясняется зависимостями плотности фотонных состояний от положения усиливающего витка и, как следствие, неоднородным распределением интенсивности электромагнитного поля вдоль резонатора для разных мод. В несимметричных структурах то же самое распределение энергии поля ответственно за корреляцию кривых пороговых значений k_th и величины DOS.