Optical fractal and exceptional points in PT symmetry Thue-Morse photonic multilayers

2021 ◽  
pp. 111821
Author(s):  
Liyan Wang ◽  
Fanghua Liu ◽  
Fangmei Liu ◽  
Zhongli Qin ◽  
Yong Zhang ◽  
...  
Keyword(s):  
Pt Symmetry ◽  
Exceptional Points

scholarly journals Swanson hamiltonian: non-PT-symmetry phase

2021 ◽  
Author(s):  
Viviano Fernández ◽  
Romina Ramirez ◽  
Marta Reboiro
Keyword(s):  
Infinite Order ◽  
Model Space ◽  
Pt Symmetry ◽  
Negative Mass ◽  
Physical Systems ◽  
Exceptional Points ◽  
Symmetry Phase ◽  
Generalized Eigenfunctions

Abstract In this work, we study the non-hermitian Swanson hamiltonian, particularly the non-PT symmetry phase. We use the formalism of Gel’fand triplet to construct the generalized eigenfunctions and the corresponding spectrum. Depending on the region of the parameter model space, we show that the Swanson hamiltonian represents different physical systems, i.e. parabolic barrier, negative mass oscillators. We also discussed the presence of Exceptional Points of infinite order.

scholarly journals Observation of non-Bloch parity-time symmetry and exceptional points

2020 ◽  
Author(s):  
Peng Xue ◽  
Lei Xiao ◽  
Tianshu Deng ◽  
Kunkun Wang ◽  
Zhong Wang ◽  
...  
Keyword(s):  
Brillouin Zone ◽  
Skin Effect ◽  
Quantum Walks ◽  
Pt Symmetry ◽  
Great Promise ◽  
Single Photons ◽  
Band Theory ◽  
Exceptional Points ◽  
Time Symmetry ◽  
Transition Points

Abstract Parity-time (PT)-symmetric Hamiltonians have widespread significance in non-Hermitian physics. A PT-symmetric Hamiltonian can exhibit distinct phases with either real or complex eigen spectrum, while the transition points in between, the so-called exceptional points, give rise to a host of critical behaviors that holds great promise for applications. For spatially periodic non-Hermitian systems, PT symmetries are commonly characterized and observed in line with the Bloch band theory, with exceptional points dwelling in the Brillouin zone. Here, in non-unitary quantum walks of single photons, we uncover a novel family of exceptional points beyond this common wisdom. These "non-Bloch exceptional points" originate from the accumulation of bulk eigenstates near boundaries, known as the non-Hermitian skin effect, and inhabit a generalized Brillouin zone. Our finding opens the avenue toward a generalized PT-symmetry framework, and reveals the intriguing interplay among PT symmetry, non-Hermitian skin effect, and non-Hermitian topology.

scholarly journals Experimental Observation of PT Symmetry Breaking near Divergent Exceptional Points

2019 ◽  
Vol 123 (19) ◽  
Author(s):  
M. Sakhdari ◽  
M. Hajizadegan ◽  
Q. Zhong ◽  
D. N. Christodoulides ◽  
R. El-Ganainy ◽  
...  
Keyword(s):  
Symmetry Breaking ◽  
Experimental Observation ◽  
Pt Symmetry ◽  
Exceptional Points

scholarly journals Enhanced energy harvesting near exceptional points in systems with (pseudo-)PT-symmetry

2021 ◽  
Vol 4 (1) ◽  
Author(s):  
Lucas J. Fernández-Alcázar ◽  
Rodion Kononchuk ◽  
Tsampikos Kottos
Keyword(s):  
Energy Harvesting ◽  
Thermal Radiation ◽  
Research Agenda ◽  
High Efficiency ◽  
Pt Symmetry ◽  
Exceptional Point ◽  
Exceptional Points ◽  
Maximum Work ◽  
Self Powered ◽  
Vibrational Noise

AbstractExceptional point degeneracies, occurring in non-Hermitian systems, have challenged many well established concepts and led to the development of remarkable technologies. Here, we propose a family of autonomous motors whose operational principle relies on exceptional points via the opportune implementation of a (pseudo-)PT-symmetry and its spontaneous or explicit violation. These motors demonstrate a parameter domain of coexisting high efficiency and maximum work. In the photonic framework, they can be propelled by thermal radiation from the ambient thermal reservoirs and utilized as autonomous self-powered microrobots, or as micro-pumps for microfluidics in biological environments. The same designs can be also implemented with electromechanical elements for harvesting ambient mechanical (e.g., vibrational) noise for powering a variety of auxiliary systems. We expect that our proposal will contribute to the research agenda of energy harvesting by introducing concepts from mathematical and non-Hermitian wave physics.

scholarly journals Αξιοποίηση γραμμικών και μη-γραμμικών ιδιοτήτων του γραφενίου σε νανοφωτονικούς κυματοδηγούς

2018 ◽  
Author(s):  
Δημήτριος Χατζηδημητρίου
Keyword(s):  
Graphene Nanoribbon ◽  
Pt Symmetry ◽  
Exceptional Points

Το πρώτο κεφάλαιο περιλαμβάνει την ιστορική και βιβλιογραφική αναδρομή στην ερευνητική περιοχή της διατριβής. Παρουσιάζονται οι βασικότερες ιδιότητες του γραφενίου, με ιδιαίτερη έμφαση στην ηλεκτρική αγωγιμότητά του, και παρατίθενται οι σημαντικότερες πειραματικές και θεωρητικές εργασίες που απορρέουν από αυτές. Το δεύτερο κεφάλαιο είναι αφιερωμένο στις γραμμικές και μη-γραμμικές ιδιότητες του γραφενίου στην κοντινή και μακρινή υπέρυθρη συχνοτική περιοχή. Η ανάλυση εστιάζεται στην ηλεκτρική επιφανειακή αγωγιμότητα του γραφενίου που απορρέει από την ιδιαίτερη ηλεκτρονιακή δομή του και η οποία δύναται να αναλυθεί σε γραμμική και μη-γραμμική. Παρουσιάζεται ο πλήρης τανυστικός και ανισοτροπικός χαρακτήρας της και δίνονται απλοποιημένες σχέσεις με βάση τις πειραματικά και θεωρητικά προτεινόμενες συμμετρίες. Στο τρίτο κεφάλαιο μελετάται το φαινόμενο Kerr τρίτης τάξης σε ευθύγραμμους κυματοδηγούς με γραφένιο. Η έρευνα πραγματοποιείται μέσω του μαθηματικού πλαισίου της Μη-Γραμμικής Εξίσωσης του Schrodinger (NLSE), η οποία τροποποιείται κατάλληλα για την ενσωμάτωση της επιφανειακής μη-γραμμικής αγωγιμότητας δυσδιάστατων (2D) υλικών, όπως το γραφένιο. Καθώς η μη-γραμμικότητα στην NLSE θεωρείται ως μικρή μεταβολή του γραμμικού προβλήματος είναι απαραίτητη και η ορθή λύση του τελευταίου. Οι προσομοιώσεις του γραμμικού προβλήματος διεξάγονται κάνοντας χρήση της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων (FEM) για την ανάλυση των ιδιορρύθμων στη διατομή του κυματοδηγού. Για τη συνεπέστερη μοντελοποίηση το γραφένιο εισάγεται στη FEM ως οριακή συνθήκη επιφανειακού ρεύματος. Η θεωρία που αναπτύχθηκε εφαρμόζεται σε διάφορους τύπους κυματοδηγών πυριτίου (καλωδίου και εγκοπής) και πλασμονικών κυματοδηγών (τύπου metal stripe και μέταλλο-μονωτής-μέταλλο) στην κοντινή υπέρυθρη συχνοτική περιοχή και κυματοδηγούς νάνο-ταινίας γραφενίου (graphene nanoribbon) στη μακρινή υπέρυθρη περιοχή, με σκοπό τη σύγκριση με άλλα θεωρητικά μοντέλα στη βιβλιογραφία και τη γενικότερη αποτίμηση της μη-γραμμικής συμπεριφοράς των κυματοδηγών με γραφένιο. Το τέταρτο κεφάλαιο έχει ως θέμα τη μελέτη της κορέσιμης απορρόφησης σε ευθύγραμμους κυματοδηγούς με γραφένιο. Προσθέτοντας έναν όρο κορεσμού στην επιφανειακή γραμμική αγωγιμότητα γίνεται εξαγωγή της κορέσιμης μη-γραμμικής παραμέτρου και των αντίστοιχων εξισώσεων της NLSE. Ο φορμαλισμός που ακολουθείται, εκκινώντας από τις εξισώσεις του Maxwell, επιτρέπει τον ακριβή υπολογισμό της αλληλεπίδρασης των οδηγούμενων ρυθμών με κάθε (απειροστά μικρό) τμήμα γραφενίου, ανεξαρτήτως του προφίλ του ρυθμού ή του τρόπου τοποθέτησης του γραφενίου. Κάνοντας εν συνεχεία χρήση του μοντέλου αυτού παρουσιάζονται παραδείγματα μη-γραμμικής αυτό-διαμόρφωσης και έτερο διαμόρφωσης απωλειών. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η θεωρία της Συμμετρίας Ισοτιμίας-Χρόνου (PT-Symmetry) για δύο ευθύγραμμους συζευγμένους κυματοδηγούς και μελετάται η εφαρμογή της σε κυματοδηγούς με γραφένιο. Συγκεκριμένα, δίνεται έμφαση στην ύπαρξη κρίσιμων σημείων (exceptional points) στο πεδίο των παραμέτρων απωλειών. Εστιάζοντας στα παθητικά συστήματα, γίνεται εξαγωγή αναλυτικών μαθηματικών σχέσεων που περιγράφουν τις ιδιαιτερότητες στη λειτουργία ενός παθητικού PT-Symmetric φωτονικού ζεύκτη, ο οποίος αποτελείται από ένα κυματοδηγό χωρίς απώλειες και από ένα όμοιο κυματοδηγό όπου οι απώλειες μπορούν να μεταβληθούν μεταξύ ενός χαμηλού και υψηλού επιπέδου. Εξάγεται αναλυτικά ένα θεωρητικό μέγιστο του συντελεστή μετάδοσης ισχύος και το οποίο αποδεικνύεται ότι εξαρτάται αποκλειστικά από το λόγο του επιπέδου χαμηλών και υψηλών απωλειών. Η θεωρία αυτή εφαρμόζεται, μέσω της δυναμικά ελεγχόμενης γραμμικής αγωγιμότητας του γραφενίου, στη σχεδίαση οπτικών διακοπτικών στοιχείων. Τέλος, αξιοποιώντας την εγγενή ανισοτροπία του γραφενίου παρουσιάζεται η αναλυτική θεωρητική σχεδίαση διακοπτικών στοιχείων που είναι ευαίσθητα ως προς την πόλωση του οδηγούμενου ρυθμού. Στο έκτο κεφάλαιο επιχειρείται μια συνολική αποτίμηση της εργασίας, ανακεφαλαιώνονται τα βασικά συμπεράσματα της μελέτης και παρατίθενται ορισμένες πιθανές μελλοντικές ερευνητικές προεκτάσεις. Η διατριβή ολοκληρώνεται με ένα παράρτημα όπου περιγράφεται αναλυτικά η τροποποίηση της FEM για τη λύση του γραμμικού προβλήματος ιδιορρυθμών με σκοπό την εισαγωγή του γραφενίου είτε ως οριακή συνθήκη, διατηρώντας με τον τρόπο αυτό τον πραγματικό δυσδιάστατο χαρακτήρα του και αποφεύγοντας φυσικώς μη αποδεκτά συμπεράσματα.

Exceptional points and dynamics of a non-Hermitian two-level system without PT symmetry

2020 ◽  
Vol 131 (3) ◽  
pp. 34001
Author(s):  
Qiu Wang ◽  
Jiao Wang ◽  
H. Z. Shen ◽  
S. C. Hou ◽  
X. X. Yi
Keyword(s):  
Pt Symmetry ◽  
Level System ◽  
Exceptional Points

scholarly journals Observation of exceptional points in magnonic parity-time symmetry devices

2019 ◽  
Vol 5 (11) ◽  
pp. eaax9144 ◽  
Author(s):  
Haoliang Liu ◽  
Dali Sun ◽  
Chuang Zhang ◽  
Matthew Groesbeck ◽  
Ryan Mclaughlin ◽  
...  
Keyword(s):  
Microwave Radiation ◽  
Coupling Strength ◽  
Resonant Cavity ◽  
Pt Symmetry ◽  
Physical Systems ◽  
Exceptional Points ◽  
Time Symmetry

Non-Hermitian Hamiltonians may still have real eigenvalues, provided that a combined parity-time (ƤƮ) symmetry exists. The prospect of ƤƮ symmetry has been explored in several physical systems such as photonics, acoustics, and electronics. The eigenvalues in these systems undergo a transition from real to complex at exceptional points (EPs), where the ƤƮ symmetry is broken. Here, we demonstrate the existence of EP in magnonic devices composed of two coupled magnets with different magnon losses. The eigenfrequencies and damping rates change from crossing to anti-crossing at the EP when the coupling strength increases. The magnonic dispersion includes a strong “acoustic-like” mode and a weak “optic-like” mode. Moreover, upon microwave radiation, the ƤƮ magnonic devices act as magnon resonant cavity with unique response compared to conventional magnonic systems.

PT-symmetry in optics

2014 ◽  
Vol 184 (11) ◽  
pp. 1177-1198 ◽  
Author(s):  
A.A. Zyablovsky ◽  
Aleksei P. Vinogradov ◽  
Aleksandr A. Pukhov ◽  
A.V. Dorofeenko ◽  
A.A. Lisyansky
Keyword(s):  
Pt Symmetry
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document