光子时间晶体中的异常点动力学用于增强光学传感
光学
2025-12-03 v1 应用物理
摘要
非厄米光子学中的异常点(EPs)提供了奇异的灵敏度增强,但迄今为止几乎全部仅在具有固定几何结构和有限可调性的空间工程平台中实现。在此,我们将 EP 物理拓展到时间域,通过在光子时间晶体(PTC)中引入平衡增益-损耗调制。周期性的折射率调制 产生了一个有效的非厄米弗洛凯哈密顿量,该哈密顿量在频率空间中支持准本征模式的凝聚,构成一个真正的*时间异常点*。利用主导频率边带的简化双模模型,我们推导了一个严格 -对称的非厄米二聚体哈密顿量 (当 时),并确定了精确的 EP 条件。数值分析揭示了相关的黎曼面拓扑结构、模式交换以及环绕 EP 时的贝里相位积累,以及表征增强传感的特征性 扰动响应。我们进一步构建了一个在简化双模描述下精确的非厄米透射模型,在显式噪声模型下计算了温度估计的克拉默-拉奥下界(CRB),并表明在与相同资源约束下的线宽匹配厄米参考相比时,EP 增强的灵敏度仍然存在。蒙特卡洛模拟证实了 CRB 可以通过光谱测量达到饱和。这些结果将时间非厄米性确立为动态可重构、宽带且与几何无关的异常点光子学的新范式。
引用
@article{arxiv.2512.02945,
title = {Exceptional Point Dynamics in Photonic Time Crystals for Enhanced Optical Sensing},
author = {Saurabh Mani Tripathi and Shalini Kumari and Krishnan Kundan and Neha Ahlawat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.02945},
year = {2025}
}
备注
10 pages, 11 figures