色散材料系统中的模态展开及其在量子光学与拓扑光子学中的应用
光学
2019-01-10 v2
摘要
证明了在无损耗情形下，一般非均匀、可能双各向异性且非互易系统的电动力学可由一个增广态矢量描述，其时间演化由一个厄米算符决定。由此表明，一般电磁场分布可展开为一组满足广义正交关系的完备正规模集合。重要的是，色散系统中的模态展开并不唯一，因为电磁自由度仅跨越整个希尔伯特空间的一部分。所发展的理论被用于获得系统格林函数的模态展开。此外，指出色散麦克斯韦方程的厄米型表述使得人们能将拓扑光子学的有力思想推广至广泛的电磁系统并刻画电磁拓扑相。另外，我们阐明所发展形式体系如何应用于量子光学。我们给出在一般双各向异性和非互易腔中量子化电磁场的简单步骤，并推导电磁场的量子关联。
引用
@article{arxiv.1712.04272,
title = {Modal expansions in dispersive material systems with application to quantum optics and topological photonics},
author = {Mario G. Silveirinha},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.04272},
year = {2019}
}
备注
final version of a book chapter to appear in "Advances in Mathematical Methods for Electromagnetics.", published by IET and edited by Paul Smith, Kazuya Kobayashi