硅波导系统中基于相位耦合的单向无反射性质的研究

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众所周知,量子力学中的可观测算符都是厄米算符,其本征值为实数。1998年,Bender等人首次提出Parity-Time(PT)对称哈密顿的概念。PT对称哈密顿量描述了一类新的非厄米量子系统,只要满足PT对称条件,系统的本征光谱也可以是实数。PT系统中最迷人的特性之一就是异常点的存在,超过了这个点,即使满足PT对称,实的本征光谱转变为复的。异常点处的性质已经在多种结构中被讨论,例如:超材料、光学波导、光子晶体等。光子晶体是不同折射率介质的周期排列构成的一种人工微结构材料,由于其所特有的光子带隙能够抑制物质的自发辐射,可以用于全反射镜、波导、光开关、激光器、探测器和微腔等。光子晶体最显著的应用之一就是可以用于制备超高品质因子的微腔,由于光子晶体腔可以强烈限制光的传播,在物理和工程方面都有很多的应用。  本文主要基于硅波导系统中两个光子晶体腔(PCCs)之间的相位耦合研究异常点(EPs)处的单向无反射现象和异常点附近的非互易完美吸收现象。我们的方案可以通过简单地调节两个光子晶体腔之间的距离来实现。研究表明:当光子晶体腔之间的距离d=744 nm时向前和向后方向的反射接近于0和1,在相位θ为0.978π频率ω为182.698 THz处,异常点出现。当光子晶体腔之间的距离d=780nm时,向前和向后方向的反射接近于0和0.8,在相位θ为1.048π时频率ω为182.338 THz处,异常点同样出现。相应地,向前和向后方向非互易的完美吸收率分别为0.98和0.92,品质因子分别为~1100和~310。本文提出的结构为传感器、滤波器和光子器件等研究提供了良好的平台。
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