Chaotic photon spheres in non-Euclidean billiard

With the advancement in understanding of the physics inside chaotic systems, chaos has been harnessed from a nuisance to a beneficial factor in optical devices. Light–matter interaction in chaotic systems has been utilised for improving broadband energy harvesting and momentum transformations, achieving light localization beyond diffraction limit and even stabilizing the dynamics of high power laser. While extensive study about wave chaos has been made in deformed microcavities, investigation of how chaos dynamics evolves in curved space manifold remains elusive. Here, we study the non-Euclidean billiard of a torus-like manifold, which is a closed 2D cavity system with effective periodic boundaries. The ray chaotic behaviours on the deformed toroidal surface are explored using the geodesic equation. By tuning the deformation parameter of the torus, we observe the transition of the billiard from the ordered phase state to mixed phase states and then complete ray chaos. The photon sphere of the torus is identified as the transition position from ordered states to chaotic states. Compared with other chaotic behaviours resulted from the random scattering inside deformed cavities, we demonstrate chaotic dynamics purely on a curved surface, which may shed light on the better understanding of chaos in optics.

Методика збільшення швидкості паралельного рендерингу за допомогою bittorrent протоколу

Останнім часом дедалі частіше використовують так званий паралельний рендеринг, оскільки це істотно економить час. Існує чимало засобів для такого виду рендерингу, але вони переважно мають певні обмеження. До прикладу, рендеринг може здійснюватись тільки в межах локальної мережі (напр. у V-Ray чи Corona Renderer), або ще одне обмеження – рендеринг виконується тільки на GPU (напр. Octane Render), для цього необхідно мати потужні відеокарти, вартість яких може досягати кількох тисяч доларів. Ще один засіб паралельного рендерингу – це рендер-ферми, оренда яких може коштувати від кількох доларів до кількох тисяч доларів за добу користування. Тут треба додати ще одну проблему, а саме – обмежена швидкість передачі даних та ресурсів від одного комп'ютера на інший. У цій роботі представлено методику і приклад програми, яка дає змогу обійти більшість зазначених вищих обмежень, а саме: збільшити швидкість передачі даних, використовуючи BitTorrent протокол, і цим самим збільшити швидкість всього паралельного рендерингу; цей підхід працює не тільки в межах локальної мережі, але й у глобальній мережі WAN; представлена програма може істотно здешевити паралельний рендеринг, оскільки всі комп'ютери-вузли працюють за принципом "ти мені, а я тобі" і можуть надавати один одному потужності свого комп'ютера (а саме CPU) в обхід так званих рендер-ферм. Наведено результати паралельного рендерингу (кінцеве зображення) з використанням створеної програми та визначено затрачений час. Як 3d-модель для рендера використано лісосушильну камеру, створену засобами 3ds Max від компанії Autodesk. В основі самого процесу рендерингу використано програмний продукт V-Ray Chaos Group.

RAY CHAOS IN UNDERWATER ACOUSTIC WAVEGUIDES

The chaotic motion of a ray path in a deep water acoustic waveguide with internal-wave-induced fluctuations of the sound speed is investigated. A statistical approach for the description of chaotic rays is discussed. The behavior of ray trajectories is studied using Hamiltonian formalism expressed in terms of action-angle variables. It is shown that the range dependence of the action variable of chaotic ray can be approximated by a random Wiener process. On the basis of this result, analytical expressions for probability density functions of ray parameters are derived. Distributions of coordinates, momenta (grazing angles), and actions of sound rays are evaluated. Numerical simulation shows that statistical characteristics of ray parameters weakly depend on a particular realization of random perturbation giving rise to ray chaos.

RAY CHAOS IN UNDERWATER ACOUSTICS AND ITS APPLICATION

In this note we revisit the channelling effect of deep ocean acoustic wave propagation. To model propagation phenomena ray theory is used, where particular attention is payed to ray chaos. The effect of transitions between two archetypal sound speed versus depth profiles (Munk and double duct profiles) is studied. To do this the novel concept of launching basin is introduced. Its use in identifying the launching parameters of rays which remain stable is indicated, something which is highly desirable for understanding sonar system performance.

CHAOTIC MICROLASERS BASED ON DYNAMICAL LOCALIZATION

We report the first direct observation of lasing action from a dynamically localized mode in a microdisk resonator with rough boundary. In contrast to microlasers based on stable ray trajectories, the performance of our device is robust with respect to the boundary roughness and corresponding ray chaos, taking advantage of Anderson localization in angular momentum. The resonator design, although demonstrated here in GaAs-InAs microdisk laser, should be applicable to any lasers and sensors based on semiconductor or polymer materials.