Nei sistemi non hermitiani, due o più autovalori e autostati di un sistema risonante si fondono in punti eccezionali (EP). L'accerchiamento dinamico degli EP ha ricevuto un notevole interesse negli ultimi anni, poiché porta a fenomeni altamente non banali, come la trasmissione chirale, in cui lo stato finale del sistema dipende dall'accerchiamento manuale.
In precedenza, la trasmissione chirale per una coppia di modi propri era stata realizzata mediante una traiettoria dinamica chiusa in sistemi a tempo di parità (PT-) o anti-PT-simmetrici. Sebbene la trasmissione chirale di modalità con rottura di simmetria sia più accessibile nei circuiti integrati fotonici pratici, l'efficienza di trasmissione dimostrata è molto bassa a causa delle perdite dipendenti dal percorso.
In un nuovo articolo pubblicato su Light:Science &Applications , un team di scienziati guidati dal professor Lin Chen del Laboratorio nazionale di optoelettronica di Wuhan e della Scuola di informazione ottica ed elettronica, Università di scienza e tecnologia di Huazhong, Wuhan 430074, Cina, e colleghi hanno segnalato la conversione chirale tra modalità localizzate nelle singole guide d'onda .
Al di là della traiettoria evolutiva precedentemente chiusa che circonda EP, viene esplorata una traiettoria evolutiva aperta, sfruttando le modalità asintotiche in due diversi punti infiniti ma non le modalità (anti-)simmetriche (sistemi PT-simmetrici) o le modalità con simmetria rotta (sistemi anti-PT -sistemi simmetrici).
In un sistema non hermitiano così dinamico, i salti non adiabatici (NAJ), il fattore chiave per indurre una risposta chirale, hanno origine dalla perdita di accoppiamento selettivamente a uno dei modi propri durante l'evoluzione.
Le dinamiche chirali sono dimostrate teoricamente e sperimentalmente. I risultanti convertitori di modalità chirale basati su guide d'onda in silicio accoppiate possono localizzare l'energia ottica all'interno di una singola guida d'onda con trasmissione ad alta efficienza.
I convertitori di modalità chirali basati su traiettorie di evoluzione aperte introducono la perdita tramite un accoppiatore adiabatico invece del metallo applicato negli schemi precedenti, il che allenta i requisiti di fabbricazione.
I risultati offrono un nuovo approccio allo studio della dinamica chirale nei sistemi non hermitiani e aprono nuove strade per lo sviluppo di dispositivi e applicazioni pratici di trasmissione asimmetrica.
Ulteriori informazioni: Xiaoqian Shu et al, Trasmissione chirale mediante una traiettoria evolutiva aperta in un sistema non hermitiano, Luce:scienza e applicazioni (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01409-1
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
