异质结构腔中的多重PT对称性和不对称光学散射调控

发布时间：2020-05-21 03:09

【摘要】：在量子力学中,哈密顿量本征值为实数具有特殊的物理意义。1998年Bender教授等人发现具有对称性的非厄米哈密顿量也可以具有实数本征值,其中对称性是指系统在空间反演(Parity Symmetry)和时间反演(Time Symmetry)变换下保持不变。他们提出的对称理论具有重要的理论意义,促进了量子场论、数学物理和核物理等分支的发展。由于薛定谔方程与傍轴近似的波动方程具有相同的数学形式,人们也将对称理论引入到光学领域中,进而发现了许多新奇的现象,如能量振荡、光场的局域化和非互惠的光传播等,使得对称光学成为一个十分热门的研究方向。简单异质结构是最基础的对称光学散射结构之一,被应用于各种光学器件中。虽然该结构制造简便,但却无法实现动态调节。为克服这一缺点,我们在简单异质结构中间加入了一个真空层,使之成为一个异质结构腔,此时改变真空层的长度可以实现对其性质的灵活调节。通过对传输矩阵和散射矩阵的计算,我们发现异质结构腔具有奇特的多重对称性,这是因为真空层的右侧无反射现象导致了高阶对称区域的出现。相应的,异质结构腔的光学响应也发生明显的变化。此外,我们还对它的一些潜在应用进行了详细讨论:当入射波矢足够大时,高阶对称区域对波矢非常敏感,此时系统具有极低的反射和极强的透射,因此可以用来实现具有放大功能的滤波器;在光通讯网络中,通过改变真空层宽度可以实现不同方向的单向无反射,因此可以实现光路由;对于某些特定频率的光,通过对入射条件的控制,系统既可以实现相干完美吸收(CPA)效应也可以实现激光(laser)效应,因此可以用来实现了多模的CPA激光器。
【图文】：

本征能谱,哈密顿量,参数,情况

图 1.1 哈密顿量 = ( ) 本征能谱随参数N的变化情况。面的这个例子中，无论为何值，，式(1.3)均成立，但是得到的本征能常大。针对这一现象，我们介绍对称理论中一个最重要的性质：对称性自发破缺是指：当系统某一参数发生改变时，对称哈密顿

示意图,复折射率,光学结构,出射波

复折射率为 ( )的光学介质的散射为出射波。对称的传输矩阵的基本性质。首先将算符： = ( ) , = ( ) , 我们可以得到：( ) = ( ). 此可得到下列关系：( ) = ( ),( ) = ( ), ( ) = (
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O413.1

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