PT对称波导系统的破缺条件和调控

论文摘要

宇称-时间对称（parity-time,简称PT对称）的提出使传统量子力学在非厄米范围的理论得到完善,它要求哈密顿量的势函数满足实部偶对称和虚部奇对称。随后PT对称被引入到光学领域,结合成熟的光电子技术,可以利用增益和损耗介质非常容易的构建PT对称系统。但是在实际的实验条件下,PT对称的系统很难做到介质复折射率完全共轭对称,因此本文基于PT对称波导系统和耦合模理论,提出了一种适用于一般PT对称波导系统的分析方法,数值分析了系统的破缺条件,提出了一种对破缺条件进行调控的方法,并初步设计了几种非互易PT对称光波导器件。本论文的主要内容有以下几个方面:1.对一般情况下的PT对称波导系统进行了理论分析。本文将适用于包含复数折射率的耦合模理论用于一般PT对称条波导系统的分析,该方法可以较准确的推导出PT对称波导系统的破缺条件,并以共轭和非共轭的PT对称波导系统为例分析了破缺条件,推导出了两种情况下的破缺点表达式,最后利用FDTD仿真对计算结果进行了验证。2.基于含复数折射率的耦合模理论,分析了 PT对称波导系统的破缺特性,提出了一种对PT对称波导系统破缺条件进行调控的方法。对于给定波导材料,可以采用合理设计波导尺寸的方法来实现对该波导系统破缺条件的调控。3.数值分析和设计了三种非互易PT对称光波导器件,PT对称非互易偏振分束器,非平行PT对称定向耦合器和PT对称锥型波导。利用FDTD软件对器件进行了仿真,验证了非互易传输特性,并基于对破缺条件调控的方法,在非平行PT对称定向耦合器和PT对称锥型波导中实现了自发破缺。最后针对基础的光波导器件设计版图并进行了初步的实验探索。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周英杰

导师: 江晓清

关键词: 宇称时间对称,耦合模理论,光波导系统,破缺条件,非互易器件

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 浙江大学

分类号: O431.2

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000090

总页数: 84

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