非厄米耦合模理论中的虚部耦合：对光学谐振器异常点的影响
光学
2022-01-26 v3
摘要
具有增益与损耗的耦合腔中的异常点(EP)简并，为片上光子器件提供了非常规的特性与性能。然而，具有实际结构的此类系统在仿真中也常缺失精确的 EP，且这种 EP 破坏的机制尚待彻底厘清。本文中，我们将一维非厄米谐振器阵列的耦合模理论加以推广，以研究腔间耦合虚部的影响——该项是二阶项，并归因于材料放大、吸收与辐射。通过对模型取适当规范，我们阐明虚部耦合分量在有效哈密顿量中具有对称形式，因而代表非厄米性。这些附加因素可解除基于增益与损耗的 EP 简并。但它们正比于所涉及腔对的虚介电常数之和。因此，当相邻腔的放大与吸收相平衡时，其对虚部耦合的贡献相互抵消，EP 奇点可得以恢复。辐射诱导的虚部耦合度量了由腔模间干涉引起的净辐射损耗变化。即便在损耗偏置情形下，它们对 EP 的影响也可被微小的腔共振失谐所抵消。我们基于光子晶体纳米腔给出并分析了符合条件的仿真示例，并突出了一种由广义 PT 对称保护且由辐射诱导的理想 EP 简并设计。
引用
@article{arxiv.2107.08604,
title = {Imaginary couplings in non-Hermitian coupled-mode theory: Effects on exceptional points of optical resonators},
author = {Kenta Takata and Nathan Roberts and Akihiko Shinya and Masaya Notomi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.08604},
year = {2022}
}
备注
19 pages, 11 figures