Konformes optisches Schwarzes Loch für Hohlraum

Home > Presse- > Konformes optisches Schwarzes Loch für Hohlraum

Abbildung der homogenen Brechungsindexverteilung im ursprünglichen geraden Raum (a) auf einen kreisförmigen OBH-Hohlraum (b) mit Gradientenindex. Die Kernregion des OBH-Hohlraums ist als homogener Index abgeschnitten. Der Quadrupol-Hohlraum (c1) und der erdnussartige Hohlraum (c2) werden unter verschiedenen strukturellen Parametern aus dem kreisförmigen OBH-Hohlraum umgewandelt.
CREDIT
von Qingtao Ba, Yangyang Zhou, Jue Li, Wen Xiao, Longfang Ye, Yineng Liu, Jin-hui Chen und Huanyang Chen

Abstract:
Der Hohlraum im Whispering-Gallery-Modus (WGM) ist eine faszinierende Plattform zur intensiven Verbesserung der Licht-Materie-Wechselwirkung. Es legt die Grundlagen für Laser mit ultraniedriger Schwelle, hochempfindliche Sensorik, nichtlineare Optik und Quantenphotonik. Der herkömmliche WGM-Hohlraum besteht aus homogenen Materialien mit konstantem Brechungsindex sowohl im Kern als auch im Mantel. Das Lichtfeld wird durch Totalreflexion (TIR) in der Kavität eingeschlossen und durch konstruktive Interferenz verstärkt. Der ultrahohe Q-Faktor wurde in verschiedenen dielektrischen WGM-Hohlräumen mit großem Modenvolumen (V) und Drehimpuls realisiert.

Konformes optisches Schwarzes Loch für Hohlraum

Changchun, China | Gepostet am 30

Dennoch ist der intrinsische Strahlungsverlust in einem Hohlraum mit offener Begrenzung und einer endlichen Dielektrizitätskonstante allgegenwärtig aufgrund des Lichttunnelns der gekrümmten Oberfläche aus dem Analogon der Quantenmechanik. Dieser Strahlungsverlust wird deutlich erhöht und wird zum vorherrschenden Verlustmechanismus, wenn die Resonanzwellenlänge mit der geometrischen Größe der Hohlräume vergleichbar ist. Es wird unermüdlich daran gearbeitet, das Q/V in optischen Resonatoren zu optimieren, was bei der Erforschung der Quantenelektrodynamik (QED) von Resonatoren sehr wichtig ist.

In einem neuen, in eLight veröffentlichten Artikel untersuchten Wissenschaftler unter der Leitung von Professor Huanyang Chen und Dr. Jin-hui Chen von der Universität Xiamen WGM-Hohlräume. Ihre Arbeit mit dem Titel „Conformal Optical Black Hole for Cavity“ schlug und demonstrierte einen Hohlraum für ein optisches Schwarzes Loch (OBH) auf der Grundlage von Transformationsoptiken vor.

Es wurden verschiedene Ansätze vorgeschlagen, um den Strahlungsverlust zu manipulieren und den Q-Faktor zu verbessern. Beispielsweise wurde der plasmonische Hohlraum konstruiert, indem die starken optischen Feldlokalisierungen von Metallen verwendet wurden. Der intrinsische ohmsche Verlust in der plasmonischen Plattform ist jedoch unvermeidlich. Alternativ wurden die radial anisotropen Umhüllungen implementiert, um mehr Energie in den Kern des Hohlraums zu komprimieren, was zu einer engeren optischen Begrenzung und einem wesentlich höheren Q-Faktor führt. Leider sind die anisotropen Parameter für natürliche Materialien immer noch schwierig umzusetzen.

Transformationsoptiken (TO) bieten eine große Vielseitigkeit für die Manipulation von Lichtstrahlen und elektromagnetischen Feldern mit neuartigen Funktionalitäten. Viele faszinierende optische Strukturen, die von TO entworfen wurden, ermöglichen die Lichtablenkung und das Einfangen, um die kosmologischen Effekte nachzuahmen.

Das Forschungsteam nutzte die TO-Theorie, um eine Klasse von OBH-Hohlräumen zu konstruieren. Es zeigt sich, dass die WGM-Felder außerhalb des Kerns des kreisförmigen OBH-Hohlraums einer unkonventionellen Zerfallsregel aus der konformen Kartierung folgen. Unter Verwendung des effektiven Potentialmodells bewiesen sie, dass der Strahlungsverlust von WGM in der idealen OBH-Kavität vollständig gehemmt werden kann; somit ist der Strahlungs-Q-Faktor unendlich.

Das Team demonstrierte auch die Q-Faktor-Verbesserung und enge Feldbegrenzung des verkürzten OBH-Hohlraums. Dies wurde mit einem homogenen Hohlraum in den Mikrowellenspektren verglichen. Der kreisförmige OBH-Hohlraum wird ferner auf beliebig geformte Hohlräume angewendet, einschließlich Einzelkern- und Mehrkernstrukturen mit hohem Q-Faktor.

Diese Forschung ebnet den Weg zur Oberflächenfeldmanipulation mit konformer Transformation. Es kann auf Resonanzmoden verschiedener Wellensysteme verallgemeinert werden, wie z. B. akustische und elastische Wellen, und findet Anwendungen in der Energiegewinnung und Optoelektronik.

####

Für weitere Informationen - hier

Kontakte:
Light Publishing Center, Changchun Institut für Optik, Feinmechanik und Physik, CAS
Office: 86-431-861-76851

Expertenkontakt

Huanyang Chen
Universität Xiamen, China

Wenn Sie einen Kommentar haben, bitte Kontakt mit uns auf.

Emittenten von Pressemitteilungen, nicht 7th Wave, Inc. oder Nanotechnology Now, sind allein für die Richtigkeit des Inhalts verantwortlich.

Lesezeichen: