非凸波导耦合平面光学微腔中的折叠混沌回音壁模式
光学
2019-12-25 v3
摘要
混沌回音壁模式对于光学应用以及我们在存在混沌动力学和开放性的情况下理解波动现象与经典射线极限之间的相互作用具有重要意义。在强非凸几何中，Mather 的一个定理排除了相空间中对应于沿回音壁模式环行的射线的不变曲线的存在，因此预期不存在此类对应模式。此处我们讨论平面介质腔中电磁场的数值计算，这些腔由于耦合到波导而强非凸。我们发现一类特殊态，保留了凸形中所知混沌回音壁模式的诸多特征：沿边界广大区域近掠入射对应的强度图样，以及相对较高的腔 Q 因子。这些模式折叠成八字型图样，因此在自相交区域与边界的重叠减少。这些模式将混沌回音壁模式的现象学与一项重要技术优势结合：能够直接连接波导而不破坏折叠模式的 Q 因子。使用边界积分法和 FDTD 技术，我们探究了该现象对波长的依赖关系，涉及腔尺寸、与周围介质的折射率对比以及形状变形程度。区分折叠与常规回音壁模式的一个新特征是：给定形状仅在特定波长窗口内支持高 Q 折叠混沌回音壁模式。
引用
@article{arxiv.1910.14431,
title = {Folded chaotic whispering-gallery modes in non-convex, waveguide-coupled planar optical microresonators},
author = {Kahli Burke and Jens U. Nöckel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.14431},
year = {2019}
}
备注
31 pages, 12 figures, published in Phys. Rev. A in Dec. 2019