Международная группа учёных изучала поведение особых точек в РТ-симметричных многослойных структурах. анизотропную среду В таких структурах физики продемонстрировали способ управления исключительными точками. Результаты. опубликованы в журнале Physical Review В.
Неэрмитовыми называют системы, обменивающиеся энергией с внешней средой. Parity-Time (PT) symmetryДанная система предполагает достижение равновесия между поглощением и усилением.
В РТ-симметричной системе с идеальным согласованным поглощением и усилением нет ни одного, ни другого процесса. Но есть исключения: при определённых параметрах система может поглощать или усиливать излучение — это называется спонтанным нарушением симметрии. Исключительная точка показывает набор параметров, приводящих к такому нарушению. Поведение системы вблизи этих точек кардинально меняется. Это свойство используется в приложениях, например, в особо чувствительных сенсорах. поглотителях излучения, лазерах и оптических переключателях.
Учёные из Беларуси и России совместно с коллегами изучали поведение трёхслойной симметричной системы РТ. В качестве эксперимента замещали один из её компонентов анизотропной средой. показатель преломления, Характер прохождения излучения через анизотропную среду определяется направлением распространения света и углом ее поворота.
Для изучения влияния анизотропной среды на количество и положение особых точек физики изменяли ориентацию оптических осей пространстве. Оказалось, что изменение одного анизотропного слоя не влияет на особые точки. Взаимное изменение ориентации двух слоев позволяет изменять их положение и количество. Такую систему можно реализовать с помощью анизотропных жидких кристаллов, оптическая ось которых изменяется под воздействием электрического поля. Анизотропия добавляет в систему зависимость от поляризации света. Такое влияние удваивает число возможных особых точек.
Использование исключительных точек в программах определяется их характеристиками. Производственные процедуры не дадут возможность настроить устройство непосредственно на исключительную точку. Потому практичная настройка готовой системы очень важна. Присутствие дефектов можно преодолеть в режиме реального времени с помощью анизотропного слоя и изменения его свойств внешним электрическим полем.
В данный момент перед нами не стояла задача создания практических приложений. Тем не менее, предложенный принцип сравнительно легко реализуем путем интеграции анизотропной среды (например, жидкого кристалла) в существующие неэрмитовые оптические системы, включая слоистые РТ-симметричные структуры. Стоит подчеркнуть, что значение полученных результатов выходит за рамки только слоистых структур, поскольку аналогичный подход применим и к другим видам неэрмитовых систем. Главный научный сотрудник лаборатории контролируемых оптических наноструктур МФТИ Александр Шалин поделился информацией.
В работе изучена самая простая ситуация: изменение ориентации анизотропного слоя в плоскости, перпендикулярной к его толщине. Следующим шагом станет обобщение результатов на случай произвольных ориентаций. Важны топологические свойства исследуемых систем. В будущем планируется расширение исследования на другие типы сред. Например, магнитооптические материалы позволят управлять исключительными точками с помощью внешнего магнитного поля. Денис Новицкий, руководитель центра «Нанофотоника» Института физики имени Б.И. Степанова, рассказал об этом.
Учёные МФТИ, Института имени Б. И. Степанова (Беларусь), Белорусского государственного университета и Рижского технического университета (Латвия) работали над данной работой.
Материалом поделился Центр научной коммуникации МФТИ.
Источник фото: ru.123rf.com