Exceptional-surface-enhanced rotation sensing with robustness in a whispering-gallery-mode microresonator
Exceptional-surface-enhanced rotation sensing with robustness in a whispering-gallery-mode microresonator
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回音壁模式微谐振器中具有鲁棒性的特殊表面增强旋转传感
DOI：
10.1103/physreva.104.033505
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发表时间：
2020-08
影响因子：
2.9
通讯作者：
Zhisong Xiao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wenxiu Li;Yang Zhou;Peng Han;Xiaoyang Chang;Shuo Jiang;Anping Huang;Hao Zhang;Zhisong Xiao
例外点（EPs）是非Hermitian Hamilton算子的特殊奇点。在EP处，两个或更多个本征值和对应的本征态合并。最近，人们广泛研究了在EP附近的基于EP的光学陀螺以改善对旋转的响应。然而，导致基于EP的系统的本征态空间中的高度合成维数对更多的外部扰动敏感，即EP处的大响应需要严格的实施条件。为了解决这个问题，我们提出了一种新的非厄米结构，实现了一个例外的表面（EP表面）嵌入在一个高维参数空间。相对于EP，非厄米特EP表面系统提供了额外的自由度，其中一系列不期望的扰动（例如制造误差）将沿着EP表面沿着移动，这对应于鲁棒性。另一方面，旋转将迫使系统远离EP，灵敏度与传统的Sagnac效应相比可以提高三个数量级。EP表面系统具有将联合收割机稳健性与增强的旋转灵敏度相结合的潜力。
Exceptional points (EPs) are special singularities of non-Hermitian Hamiltonians. At an EP, two or more eigenvalues and the corresponding eigenstates coalesce. Recently, EP-based optical gyroscope near an EP was extensively investigated to improve the response to rotation. However, the highly resultant dimensionality in the eigenstate space causing the EP-based system is sensitivity to more external perturbations, that is, the great response at EPs requires strict implementation conditions. To solve this problem, we proposed a new non-Hermitian structure that realizes an exceptional surface (EP surface) embedded in a high-dimensional parameter space. With respect to the EPs, non-Hermitian EP surface system provides additional degrees of freedom, where a series of undesired perturbations (such as fabrication errors) will shift along the EP surface, which corresponds to the robustness. On the other hand, the rotation will force the system away from the EPs, sensitivity can arise three orders of the magnitude, compared to the traditional Sagnac effect. The EP surface system has the potential to combine robustness with enhanced sensitivity of the rotation.
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