論文の概要: Quantized quasinormal mode theory of coupled lossy and amplifying
resonators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.14967v1
- Date: Thu, 30 Sep 2021 09:54:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-12 23:20:34.517894
- Title: Quantized quasinormal mode theory of coupled lossy and amplifying
resonators
- Title（参考訳）: 共振器と増幅共振器の量子準正規モード理論
- Authors: Sebastian Franke, Juanjuan Ren, Stephen Hughes
- Abstract要約: 材料損失と増幅を伴う任意の3次元線形媒体の存在下では、準正規モード(QNM)の電磁場量子化方式を提案する。
例えば、(i)利得と損失の両方に別々の作用素基底が存在する場合、(ii)自由度と利得の損失を単一の基底に結合する場合などである。
これらのQNM演算子基底は、2レベルシステム(TLS)としてモデル化された量子エミッタとの相互作用を含む関連するQNMマスター方程式の導出に使用される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.750124853532831
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In the presence of arbitrary three-dimensional linear media with material
loss and amplification, we present an electromagnetic field quantization scheme
for quasinormal modes (QNMs), extending previous work for lossy media [Franke
et al., Phys. Rev. Lett. 122, 213901 (2019)]. Applying a symmetrization
transformation, we show two fundamentally different ways for constructing a QNM
photon Fock space, including (i) where there is a separate operator basis for
both gain and loss, and (ii) where the loss and gain degrees of freedom are
combined into a single basis. These QNM operator bases are subsequently used to
derive the associated QNM master equations, including the interaction with a
quantum emitter, modelled as a quantized two-level system (TLS). We then
compare the two different quantization approaches, and also show how commonly
used phenomenological methods to quantize light in gain-loss resonators are
corrected by several important aspects, such as a loss-induced and gain-induced
intermode coupling, which appears through the rigorous treatment of loss and
amplification on a dissipative mode level. For specific resonator designs,
modelled in a fully consistent way with the classical Maxwell equations with
open boundary conditions, we then present numerical results for the quantum
parameters and observables of a TLS weakly interacting with the medium-assisted
field in a gain-loss microdisk resonator system, and discuss the validity of
the different quantization approaches for several gain-loss parameter regimes.
- Abstract（参考訳）: 材料損失と増幅を伴う任意の3次元線状媒体の存在下では、準正規モード(QNM)の電磁場量子化スキームを提示し、損失媒質に対する以前の研究を延長する(Franke et al., Phys. Rev. Lett. 122, 213901 (2019))。
対称性変換を適用すると、qnmフォック空間を構成する2つの基本的な方法が示される。
(i)利得と損失の双方に別個の操作者基底がある場合、及び
(ii)自由の喪失と利得の程度を1つの基礎にまとめる。
これらのQNM演算子基底は、量子化された2レベルシステム(TLS)としてモデル化された量子エミッタとの相互作用を含む関連するQNMマスター方程式の導出に使用される。
次に、2つの異なる量子化手法を比較し、また、利得損失共振器における光の定量化によく用いられる現象学的手法が、損失誘起および利得誘起の中間結合といったいくつかの重要な側面によって補正されることを示す。
特定の共振器設計では、古典マックスウェル方程式と開境界条件で完全に整合的にモデル化し、ゲインロスマイクロディスク共振器システムにおいて、中助音場と弱相互作用するTLSの量子パラメータと観測可能な観測値の数値計算結果を示し、ゲインロスパラメータの異なる量子化手法の有効性を議論する。
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