論文の概要: Quantised helicity in optical media
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.08086v1
- Date: Mon, 13 May 2024 18:04:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-15 15:56:55.138463
- Title: Quantised helicity in optical media
- Title（参考訳）: 光媒体における量子ヘリシティ
- Authors: Neel Mackinnon, Jörg B. Götte, Stephen M. Barnett, Niclas Westerberg,
- Abstract要約: ヘリシティ密度は、物質の偏極と磁化に関連する明示的な寄与を含まなければならない。
また,本システムの基本量子化励起の観点で,インジウムヘリシティが自然に表現できることも示している。
- 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: Optical helicity quantifies the handedness of light, and plays a central role in the description of interactions between light and chiral matter. In free space, it is related to the duality symmetry of the electromagnetic field, a continuous symmetry encapsulating the invariance of Maxwell's equations under the interchange of electric and magnetic fields. However, in materials the situation is not so straightforward, as the free space transformation must be extended to encompass mixing of both the $\mathbf{E}$/$\mathbf{H}$ and $\mathbf{D}$/$\mathbf{B}$ field pairs. The simultaneous direct interchange of $\mathbf{E}$/$\mathbf{H}$ and of $\mathbf{D}$/$\mathbf{B}$ is incompatible with the presence of linear constitutive relations. In this work, we extend the duality transform in a way that resolves this incompatibility, and use this to define the optical helicity in a general medium, which may be dispersive, lossy, chiral or nonreciprocal. We find that the helicity density must contain an explicit contribution associated with the polarisation and magnetisation of the matter, and we show that the form of this matter contribution is independent of the details of the medium. We also show that the in-medium helicity can be naturally expressed in terms of the elementary quantised excitations of the system.
- Abstract（参考訳）: 光ヘリシティは光のハンドネスを定量化し、光とキラル物質の相互作用の記述において中心的な役割を果たす。
自由空間では、電磁場の双対対称性(電磁場と磁場の交換の下でマクスウェル方程式の不等式をカプセル化する連続対称性)に関係している。
しかし、材料においては、自由空間変換は$\mathbf{E}$/$\mathbf{H}$と$\mathbf{D}$/$\mathbf{B}$フィールド対の混合を含むように拡張されなければならないので、状況はそれほど単純ではない。
$\mathbf{E}$/$\mathbf{H}$ と $\mathbf{D}$/$\mathbf{B}$ の同時直交は、線形構成的関係の存在とは相容れない。
本研究では、この不整合を解消する方法で双対変換を拡張し、分散性、損失性、キラル性、非相互性を持つ一般的な媒体における光学ヘリシティを定義する。
ヘリシティ密度は、物質の偏極と磁化に関連する明示的な寄与を含まなければならないことを示し、この物質寄与の形式は媒体の細部とは無関係であることを示す。
また,本システムの基本量子化励起の観点から,インジウムヘリシティが自然に表現できることも示している。
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