Transmissão quiral por uma trajetória de evolução aberta em um sistema não-Hermitiano
Transmissão quiral de modos assintóticos e trajetória de evolução aberta. Crédito:Xiaoqian Shu, Qi Zhong, Kai Hong, Oubo You, Jian Wang, Guangwei Hu, Andrea Alù, Shuang Zhang, Demetrios N. Christodoulides e Lin Chen Em sistemas não-Hermitianos, dois ou mais autovalores e autoestados de um sistema ressonante coalescem em pontos excepcionais (PEs). O envolvimento dinâmico de EPs tem recebido interesse significativo nos últimos anos, pois leva a fenômenos altamente não triviais, como a transmissão quiral, na qual o estado final do sistema depende da lateralidade envolvente.
Anteriormente, a transmissão quiral para um par de modos próprios era realizada por uma trajetória dinâmica fechada em sistemas simétricos de tempo de paridade (PT-) ou anti-PT. Embora a transmissão quiral de modos de simetria quebrada seja mais acessível em circuitos integrados fotônicos práticos, a eficiência de transmissão demonstrada é muito baixa devido às perdas dependentes do caminho.
Em um novo artigo publicado em Light:Science &Applications , uma equipe de cientistas liderada pelo professor Lin Chen do Laboratório Nacional de Optoeletrônica de Wuhan e Escola de Informação Óptica e Eletrônica, Universidade Huazhong de Ciência e Tecnologia, Wuhan 430074, China, e colegas de trabalho relataram conversão quiral entre modos localizados em guias de onda individuais .
Além da trajetória de evolução anteriormente fechada envolvendo EP, uma trajetória de evolução aberta é explorada, aproveitando os modos assintóticos em dois pontos infinitos diferentes, mas não os modos (anti-)simétricos (sistemas PT-simétricos) ou modos de simetria quebrada (anti-PT -sistemas simétricos).
Em tal sistema dinâmico não-Hermitiano, os saltos não adiabáticos (NAJs) - o fator chave para induzir uma resposta quiral - originam-se da perda de acoplamento seletivamente a um dos modos próprios durante a evolução.
A dinâmica quiral é demonstrada teórica e experimentalmente. Os conversores de modo quiral resultantes baseados em guias de ondas de silício acoplados podem localizar a energia óptica dentro de um único guia de ondas com transmissão de alta eficiência.
(a), imagem SEM do dispositivo. (b-d), imagens SEM ampliadas delimitadas pelos retângulos são marcadas com linhas amarelas em a, numeradas por 1, 2 e 3, respectivamente. (f, g), Espectros de transmitância simulados e experimentais para as portas de saída na faixa de comprimento de onda de 1500–1600 nm e 1530–1580 nm, respectivamente. Crédito:Xiaoqian Shu, Qi Zhong, Kai Hong, Oubo You, Jian Wang, Guangwei Hu, Andrea Alù, Shuang Zhang, Demetrios N. Christodoulides e Lin Chen
Os conversores de modo quiral baseados em trajetórias de evolução aberta introduzem perdas por um acoplador adiabático em vez do metal aplicado nos esquemas anteriores, o que relaxa os requisitos de fabricação.
Os resultados oferecem uma nova abordagem para o estudo da dinâmica quiral em sistemas não-Hermitianos e abrem novos caminhos para o desenvolvimento de dispositivos e aplicações práticas de transmissão assimétrica.
