論文の概要: Ultrafast Optical Modulation by Virtual Interband Transitions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.15908v1
• Date: Tue, 24 Oct 2023 15:11:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-25 18:07:31.294829
• Title: Ultrafast Optical Modulation by Virtual Interband Transitions
• Title（参考訳）: 仮想バンド遷移による超高速光変調
• Authors: Evgenii E. Narimanov
• Abstract要約: 仮想励起による光変調は材料中の熱蓄積や散逸の問題に直面しないことを示す。 単一の光サイクルの時間スケールでのみ材料応答を変更する励起仮想集団の過渡的な性質は、屈折率の変化が本質的に超高速であることを保証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A new frontier in optics research has been opened by the recent developments in non-perturbative optical modulation in both time and space that creates temporal boundaries generating ``time-reflection'' and ``time-refraction'' of light in the medium. The resulting formation of a Photonic Time Crystal within the modulated optical material leads to a broad range new phenomena with a potential for practical applications, from non-resonant light amplification and tunable lasing, to the new regime of quantum light-matter interactions. However, the formation of the temporal boundary for light relies on optical modulation of the refractive index that is both strong and fast even on the time scale of a single optical cycle. Both of these two problems are extremely challenging even when addressed independently, leading to conflicting requirements for all existing methods of optical modulation. However, as we show in the present work, an alternative approach based on virtual interband transition excitation, solves this seemingly insurmountable problem. Being fundamentally dissipation-free, optical modulation by virtual excitation does not face the problem of heat accumulation and dissipation in the material, while the transient nature of the excited virtual population that modifies the material response only on the time scale of a single optical cycle, ensures that the resulting change in the refractive index is inherently ultrafast. Here we develop the theoretical description of the proposed modulation approach, and demonstrate that it can be readily implemented using already existing optical materials and technology.
• Abstract（参考訳）: 光学研究の新しいフロンティアは、時間と空間の両方における非摂動光学変調の最近の発展によって開かれ、媒体中の光の「時間反射」と「時間反射」を生成する時間境界を生み出している。 変調された光学材料におけるフォトニック時間結晶の形成は、非共鳴光増幅や調整可能なラシングから新しい量子光-マター相互作用の体制に至るまで、実用的な応用の可能性を持つ幅広い新しい現象をもたらす。 しかし、光の時間境界の形成は、単一の光サイクルの時間スケールにおいてさえ強く高速な屈折率の光変調に依存している。 これら2つの問題は、独立して取り組んだ場合でも非常に困難であり、既存の全ての光変調の方法の相反する要件に繋がる。 しかし、本研究で示すように、仮想バンド間遷移励起に基づく代替アプローチは、この不可解な問題を解決している。 基本的には散逸のない仮想励起による光変調は、材料の熱蓄積と散逸の問題に直面することはないが、単一の光サイクルの時間スケールでしか材料の応答を変調しない励起仮想集団の過渡的な性質は、屈折率の変化が本質的に超高速であることを保証する。 本稿では,提案手法の理論的記述を開発し,既存の光学材料や技術を用いて容易に実装できることを実証する。

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