Perturbative analysis of optical microdisk cavities with boundary deformation

具有边界变形的光学微盘腔的摄动分析

基本信息

项目摘要

In the recent decade, the study of optical microcavities has become an important subject of research in physics. Most prominent are whispering-gallery cavities, e.g. microdisk cavities, where light is confined on a micrometer scale by total internal reflection at the boundary of the cavity. Deforming the boundary of such cavities has led to a variety of applications and interesting physics. In this project, we are going to employ a perturbation theory to analyze several important aspects of deformed microdisk cavities. We will introduce and study the inverse problem where the far-field emission pattern is given and the corresponding cavity deformation has to be determined. Moreover, we will use the perturbation theory to derive handy formulas for frequency splitting and Q-spoiling. We plan to study the effect of mode coupling on decay rates and relate the perturbation theory to the theory of resonance-assisted tunneling in nearly-integrable quantum systems. Finally, we will use the perturbation theory to analyze the effects of surface roughness.
近十年来,光学微腔的研究已成为物理学的一个重要研究课题。最突出的是回音壁腔,例如微盘腔,其中光通过腔边界处的全内反射被限制在微米尺度上。使这种空腔的边界变形已经导致了各种应用和有趣的物理学。在这个计画中,我们将利用微扰理论来分析变形微盘腔的几个重要方面。我们将介绍和研究的逆问题,其中的远场发射模式是给定的,相应的腔变形必须确定。此外,我们将使用微扰理论推导出方便的频率分裂和Q破坏的公式。我们计划研究模式耦合对衰减率的影响,并将微扰理论与近可积量子系统中的共振辅助隧穿理论联系起来。最后,我们将使用微扰理论来分析表面粗糙度的影响。

项目成果

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Pair of Exceptional Points in a Microdisk Cavity under an Extremely Weak Deformation.
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.120.093902
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Changhwan Yi;Julius Kullig;J. Wiersig
  • 通讯作者:
    Changhwan Yi;Julius Kullig;J. Wiersig
Corrected perturbation theory for transverse-electric whispering-gallery modes in deformed microdisks
  • DOI:
    10.1103/physreva.99.063825
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Manuel Badel;J. Wiersig
  • 通讯作者:
    Manuel Badel;J. Wiersig
Inverse problem for light emission from weakly deformed microdisk cavities
弱变形微盘腔的光发射反问题
  • DOI:
    10.1103/physreva.94.013851
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    M. Kraft;J. Wiersig
  • 通讯作者:
    J. Wiersig
Optical microdisk cavities with rough sidewalls: A perturbative approach based on weak boundary deformations
具有粗糙侧壁的光微盘腔:基于弱边界变形的微扰方法
  • DOI:
    10.1103/physreva.95.053815
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    J. Wiersig;J. Kullig
  • 通讯作者:
    J. Kullig
High-order exceptional points of counterpropagating waves in weakly deformed microdisk cavities
  • DOI:
    10.1103/physreva.100.043837
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Julius Kullig;J. Wiersig
  • 通讯作者:
    Julius Kullig;J. Wiersig
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知道了