論文の概要: Transverse momentum as the counter-diabatic generator in bent waveguide couplers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.36431v1
• Date: Tue, 29 Sep 2026 00:44:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-30 21:28:47.079384
• Title: Transverse momentum as the counter-diabatic generator in bent waveguide couplers
• Title（参考訳）: 屈曲導波路カプラにおける反断熱発生器としての逆運動量
• Abstract要約: モード進化カプラの軸を曲げると、そのスーパーモデム間の非断熱結合が抑制される。 2モードのシステムでは、そのような作用素は$sy$に比例する。 ビーム伝搬シミュレーションによって設計が確認され、初めてユニタリ変換によって実現されたCDプロトコルと比較される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Bending the axis of a mode-evolution coupler suppresses the nonadiabatic coupling between its supermodes, and bent couplers of this kind were recently shown to realize the counter-diabatic (CD) protocol. Here we identify the operator responsible. Rigid lateral displacement of a waveguide structure is generated by the transverse momentum $\hat p_x$, whose diagonal matrix elements vanish in a real supermode basis and whose off-diagonal element is purely imaginary; in a two-mode system such an operator is proportional to $\sy$. The CD term of a two-waveguide coupler is itself proportional to $\sy$, while the detuning and the coupling, the two parameters set by the waveguide widths and spacing, lie in the $σ_z$--$σ_x$ plane and cannot produce it. The transverse momentum is therefore the CD generator of the bent coupler, by necessity rather than by design. Equating the term it supplies to the nonadiabatic coupling gives the axis slope in closed form as a ratio of two matrix elements of the unperturbed supermodes at a single cross section, which a commutator identity recasts in coupled-mode variables as $\dot{\xo}=\dotθ/(γ\dbeta^{2})$. The expression agrees with the numerical offset search to $0.3\%$ and requires no search. Beam propagation simulations confirm the design and compare it, for the first time, with the CD protocol realized by unitary transformation in a straight coupler built from the same reference structure. The two devices reach $0.994$ and $1.000$ supermode fidelity where the untreated coupler reaches $0.886$, and agree in bandwidth and fabrication tolerance, while their internal trajectories differ by exactly the frame transformation that relates them.
• Abstract（参考訳）: モード進化カプラの軸を曲げることにより, スーパーモデム間の非断熱結合が抑制され, この種の曲げカプラは近年, 逆断熱(CD)プロトコルを実現することが示されている。 ここでは、責任を負うオペレータを特定します。 導波路構造の剛体側方変位は、逆運動量$\hat p_x$、対角行列要素が実超モードベースで消滅し、対角要素が純粋に虚数であるような逆運動量$\hat p_x$によって生成される。 2つの導波管カプラのCD項は、それ自体は$\sy$に比例するが、デチューニングと結合は、導波管幅と間隔によって設定された2つのパラメータであり、$σ_z$--$σ_x$平面にあり、それを生成できない。 したがって、逆運動量は、設計によってではなく、必要により曲がったカプラのCDジェネレータである。 この項が非断熱的カップリングに等しいとすると、単一の断面における非摂動スーパーモッドの2つの行列要素の比として、軸傾斜は閉じた形で得られ、そこで可換な恒等式は結合モード変数において$\dot{\xo}=\dotθ/(γ\dbeta^{2})$として再キャストされる。 この式は数値オフセットサーチを0.3\%$にすることで一致し、サーチは不要である。 ビーム伝搬シミュレーションによって設計が確認され、同じ参照構造から構築された直列カプラにおけるユニタリ変換によって実現されたCDプロトコルと初めて比較される。 2つのデバイスは0.994$と1.000$のスーパーモードフィデリティに達し、未処理のカプラは0.886$に達し、帯域幅と耐加工性に同意する。

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