多模腔中极化激元动力学的表征(二):光子损耗驱动的相干-非相干转变

受光学成像和波包在光学腔中传播追踪技术最新进展的启发,该研究团队系统探索了衰变可调多模腔模型中的非厄米极化激元动力学。该模型哈密顿量的复本征谱使研究人员能预测由光子损耗引起的非相干-相干转变,该转变在共振处定义了异常点,并随波矢离谐呈现解析演化规律。当衰减率跨越临界转变点或波矢穿越共振点时,由此产生的色散关系、群速度和弛豫速率会呈现曲线交叉、能级排斥、转折、分岔和融合等显著特征。这种光谱特性导致了非厄米波包动力学中的惊人现象:(i)临界转变处出现最大粒子数弛豫率;(ii)质心运动中出现反向传播;(iii)弹道运动向扩散运动转变;(iv)极化激元波包的位移和宽度收缩。这些动力学特征在由光子衰减率和波矢构成的二维相图中,表现出上极化激元分支(UP)与下极化激元分支(LP)的互补对称性。通过结合复频谱表征和非厄米波包传播分析,该工作不仅将光子衰减率确立为调控极化激元输运的有效参数,揭示了损耗腔中的潜在对称性,更为引入其他耗散机制提供了研究起点。
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