非厄米系统在异常点处的广义佩塔姆因子
光学
2025-12-10 v2 其他凝聚态物理
摘要
开放系统中模式的非正交性显著改变其共振响应,导致偏离布莱特-沃尔基尔共振关系的量化和质的差异。对于具有洛伦兹线状轮廓的孤立共振,差异相当于共振线宽因佩塔姆因子(PF)的增强,后者由底层有效非厄米哈姆顿矩阵的左、右本征模的重叠度给出。在异常点(EP)处,PF会发散,因为此时共振频率退化,右、左本征模彼此正交。这种发散标志着从洛伦兹线状轮廓向质的跃迁,这一现象近年来受到关注。本文扩展了这一概念至EP,描述了EP-PF在各种物理情形中的表现。首先,我们从物理角度识别该PF,将其解释为系统对外部或参数扰动响应的增强。基于右、左本征向量构建的两种正交投影参考系,分别赋予其精确的几何解释,自然将孤立共振的PF概念推广至EP。两种选择可组合为整体EP-PF,同样可纯粹以几何方式表达。其次,我们通过考虑参与退化的模及保持谱线分离的模,阐明决定EP-PF大小的几何机制。最后,我们设计了一个具体的物理系统来研究EP-PF,由两个耦合波导中嵌有半透明镜的微环构成。该实例表明,我们的方法比传统截断方法能获得更精确的谱响应强度。这些结果以类似原PF对孤立共振的方式,完整描述了处于EP的系统。
引用
@article{arxiv.2506.15807,
title = {Generalized Petermann factor of non-Hermitian systems at exceptional points},
author = {Julius Kullig and Jan Wiersig and Henning Schomerus},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.15807},
year = {2025}
}
备注
18 pages, 4 figures