Non-Hermitian effects due to asymmetric backscattering in optical microresonators
光学微谐振器中不对称反向散射导致的非厄米效应
基本信息
- 批准号:250310395
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2013
- 资助国家:德国
- 起止时间:2012-12-31 至 2017-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Optical microresonators play a fundamental role in many fields of basic and applied research in physics. Due to optical losses, such as absorption and radiation, these resonators are open systems. An implication of the openness is the recently discovered asymmetry in the coherent backscattering of counter-propagating waves in whispering-gallery microresonators which do not possess a mirror-reflection symmetry. This asymmetric backscattering has surprising consequences, such as the appearance of pairs of strongly nonorthogonal optical modes, which mainly co-propagate. These interesting effects are strongly enhanced near so-called non-Hermitian degeneracies at exceptional points in parameter space. In this project several important aspects of asymmetric backscattering will be studied in detail in different configurations. To this belongs the numerical and analytical investigation of coupled microresonators without mirror-reflection symmetry in the context of non-Hermitian degeneracies of higher order and exceptional points in complex band structures. Moreover, a perturbation theory will be developed which allows to describe asymmetric backscattering and its consequent effects analytically. Further, we plan to analyze the asymmetric backscattering in a microresonator coupled to two waveguides and to directly verify it experimentally in a cooperation with Prof. Hui Cao (Yale University).
光学微谐振器在物理学基础和应用研究的许多领域中发挥着基础作用。由于吸收和辐射等光学损耗,这些谐振器是开放系统。开放性的一个含义是最近发现的回音壁微谐振器中反向传播波的相干反向散射的不对称性,该微谐振器不具有镜面反射对称性。这种不对称反向散射会产生令人惊讶的后果,例如出现主要是共同传播的强非正交光学模式对。这些有趣的效应在参数空间中的特殊点处的所谓非厄米简并附近得到强烈增强。 在该项目中,将在不同的配置中详细研究不对称反向散射的几个重要方面。这属于在复杂能带结构中高阶非厄米简并和异常点的背景下对不具有镜面反射对称性的耦合微谐振器的数值和分析研究。此外,还将发展一种微扰理论,该理论可以分析地描述不对称反向散射及其后果。此外,我们计划与曹辉教授(耶鲁大学)合作,分析耦合到两个波导的微谐振器中的不对称反向散射,并通过实验直接验证它。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Chiral and nonorthogonal eigenstate pairs in open quantum systems with weak backscattering between counterpropagating traveling waves
- DOI:10.1103/physreva.89.012119
- 发表时间:2014-01
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:J. Wiersig
- 通讯作者:J. Wiersig
Chiral modes and directional lasing at exceptional points
- DOI:10.1073/pnas.1603318113
- 发表时间:2016-06-21
- 期刊:
- 影响因子:11.1
- 作者:Peng, Bo;Ozdemir, Sahin Kaya;Yang, Lan
- 通讯作者:Yang, Lan
Perturbation theory for asymmetric deformed microdisk cavities
- DOI:10.1103/physreva.94.043850
- 发表时间:2016-10
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Julius Kullig;J. Wiersig
- 通讯作者:Julius Kullig;J. Wiersig
Exceptional points enhance sensing in an optical microcavity
- DOI:10.1038/nature23281
- 发表时间:2017-08-10
- 期刊:
- 影响因子:64.8
- 作者:Chen, Weijian;Ozdemir, Sahin Kaya;Yang, Lan
- 通讯作者:Yang, Lan
Enhancing the Sensitivity of Frequency and Energy Splitting Detection by Using Exceptional Points: Application to Microcavity Sensors for Single-Particle Detection
- DOI:10.1103/physrevlett.112.203901
- 发表时间:2014-05-20
- 期刊:
- 影响因子:8.6
- 作者:Wiersig, Jan
- 通讯作者:Wiersig, Jan
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