اندرکنش نور-ماده کوانتیزه شده

اندرکنش نور-ماده کوانتیزه شده

 

کتاب فوتونیک غیرخطی

این کتاب درسی که برای دانشجویان کارشناسی ارشد و ارشد مناسب است، پیشرفتی منطقی را از طریق اصول اساسی و کاربردهای عملی فوتونیک غیرخطی ارائه می دهد. برگرفته از فیزیک ضروری، مفاهیم کلی و فرمول‌های اساسی ریاضی، مقدمه‌ای قوی برای فرآیندها و پدیده‌های نوری غیرخطی و کاربردهای عملی آنها در دستگاه‌ها و سیستم‌های دنیای واقعی ارائه می‌کند. بیش از 45 مسئله کار شده مفاهیم کلیدی را نشان می‌دهد و مدل‌های عملی را برای دانش‌آموزان ارائه می‌کند، و بیش از 160 تمرین پایان فصل، فضای زیادی را برای تسلط بر مطالب به دانش‌آموزان ارائه می‌دهد. همراه با راه حل کامل راه حل برای مدرسان، شامل توضیحات دقیق هر نتیجه، و با تکیه بر تجربه 35 ساله تدریس نویسنده، این مقدمه ایده آل برای فوتونیک غیرخطی برای دانشجویان مهندسی برق است.

مفاهیم کلیدی، فرمول‌های ریاضی و فرآیندها را قبل از بررسی کاربردهای عملی معرفی می‌کند تا اطمینان حاصل شود که دانش‌آموزان دانش پایه قوی دارند.

مثال هایی را به عنوان مطالب آموزشی گویا با داده های عددی واقع گرایانه و توضیحات دقیق ارائه می دهد تا به دانش آموزان درک واقعی و مرتبط از مطالب را بدهد.

یک رویکرد مهندسی گرا برای فوتونیک غیرخطی ارائه می دهد که برای دانش آموزان در طیف گسترده ای از برنامه ها، از جمله برنامه های مرتبط با اپتیک، فوتونیک، اپتوالکترونیک و مهندسی نوری مفید خواهد بود.

فهرست مطالب

فهرست

1. برهمکنش نور-ماده

2. غیر خطی نوری ( اپتیک غیرخطی)

3. حساسیت های نوری

4. انتشار امواج نوری

5. فعل و انفعالات نوری غیرخطی

6. تحلیل موج جفتی

7. حالت های موجبر جفت شده غیرخطی

8. معادلات انتشار غیرخطی

9. تطبیق فاز

10. تبدیل فرکانس نوری

11. مدولاسیون الکترواپتیک

12. مدولاسیون تمام نوری

13. پراکندگی رامان و بریلوین تحریک شده

14. جذب چند فوتونی

15. اشباع نوری

16. دو پایداری نوری

17. تولید پالس لیزر

18. انتشار پالس های نوری

19. تولید ابرپیوسته

زمان کوتاه: تغییرات زمانی برهمکنش نور-ماده باعث افزایش فرامواد فوتونی می شود.

زمان کوتاه: تغییرات زمانی برهمکنش نور-ماده باعث افزایش فرامواد فوتونی می شود.

یک شاخه نوظهور از فوتونیک بر تعاملات نور-ماده در رسانه های متغیر با زمان تمرکز می کند

در سطح مشترک بین دو رسانه، نور تا حدی به سمت عقب به محیطی که از آنجا آمده است منعکس می شود و تا حدودی به محیط مجاور منتقل می شود، مانند پرتو نوری که وارد حوضچه آب می شود. الگوهای موج نوری که از این فرآیندها به وجود می‌آیند را می‌توان با استفاده از فرامواد فوتونیک، که پاسخ‌های الکترومغناطیسی نوظهوری را ارائه می‌کنند که اساساً با واکنش‌های مواد طبیعی متفاوت است، به‌طور مفیدی طراحی کرد.

اما وقتی رابط بین دو ماده را به موقع تغییر دهیم چه اتفاقی می‌افتد؟ به بیان تصویری، اگر ته استخر به طور ناگهانی بلند یا پایین بیاید، چه؟ در مورد اینکه آیا در یک لحظه خاص از زمان، خواص مادی یک محیط فوراً تغییر می کرد - مثلاً از آب به شراب؟ در فصل مشترک بین دو ماده فوتونیک، تکانه نور حفظ می شود، در حالی که انرژی آن بین امواج الکترومغناطیسی و محیط مبادله می شود. با این حال، رابطه علی بین حادثه و میدان های پراکنده اساساً تغییر می کند: هر دو موج پراکنده در این مورد در محیط اصلاح شده منتشر می شوند.

اگر با زرادخانه پدیده های پراکندگی که در چند دهه گذشته در فیزیک امواج آشکار شده است ترکیب شوند، این تفاوت های اساسی بین پراکندگی مکانی و زمانی می تواند منجر به طیف بسیار گسترده ای از مفاهیم و کاربردهای جدید در فوتونیک و همچنین امواج دیگر از جمله امواج صوتی شود. .

در بررسی منتشر شده در Advanced Photonics، یک تیم بین‌المللی مروری جامع از آخرین پیشرفت‌ها در این شاخه جدید و سریع در حال توسعه فوتونیک با تمرکز بر تعاملات نور-ماده در رسانه‌های متغیر با زمان ارائه می‌کند. با شروع از بلوک های ساختمانی اصلی پراکندگی زمانی، آنها طیف گسترده ای از فرصت ها را برای دستکاری موج باز شده توسط اشکال مختلف تغییر زمان بررسی می کنند. آنها به فرآیندهای پراکندگی زمانی متعدد نگاه می کنند تا کریستال های زمان فوتونیک دوره ای و شبه تناوبی را همراه با جهت های جدیدی که توسط این سازه ها برای فیزیک توپولوژیک در حوزه زمان باز می شود، بررسی کنند. آنها در مورد مهندسی ابعاد فرکانس مصنوعی، بهره غیر متقابل، و فرمان قدرت، و همچنین سیستم‌های متغیر زمان غیر هرمیتی، اختلال زمانی، و دستکاری امواج سطحی قابل دستیابی از طریق مدولاسیون زمانی بحث می‌کنند.

این بررسی همچنین رسانه‌های مدوله‌شده مکانی-زمانی را مورد بررسی قرار می‌دهد - سیستم‌هایی که پارامترهای الکترومغناطیسی آن‌ها تحت یک اغتشاش موج‌مانند سیار قرار می‌گیرند - که طیف وسیعی از فرصت‌ها را در طرح‌های فوتونیک غیرمتقابل به توپولوژیکی، مهندسی اشکال زیر نوری و ابرشورایی حرکت مصنوعی، کشش نوری، کشش نوری و تک‌جهت‌ای را امکان‌پذیر می‌سازد. ، و سایر پدیده های ضد شهودی.

این بررسی با برجسته کردن برخی از امیدوارکننده‌ترین پلتفرم‌ها برای ترجمه این مفاهیم فوتونیک با زمان متغیر به تحقق‌ها و کاربردهای تجربی در فوتونیک به پایان می‌رسد. آنها همچنین مسیرها و مواد در حال ظهور را برای دستیابی به مدولاسیون زمانی کارآمد، مانند مواد اپسیلون نزدیک به صفر و متاسطحهای دی الکتریک با شاخص بالا، پلاریتون های چاه کوانتومی، مدولاسیون مغناطیسی نوری، فرامواد چند لایه و مواد دو بعدی برجسته می کنند.

اثرات موجی فوتونیک های متغیر با زمان بسیار گسترده است و بدون شک برای سال های آینده طنین انداز خواهد شد.