"Физика и техника полупроводников"
Вышедшие номера
Квантование электромагнитного поля в трехмерных фотонных структурах на основе формализма матрицы рассеяния (S-квантование)
Переводная версия: 10.1134/S106378261809004X
Российский научный фонд, 16-12-10503
Иванов К.А.1, Губайдуллин А.Р.1,2, Калитеевский М.А.1,3,2
1Национальный исследовательский университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
2Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
3Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: kivanov@corp.imfo.ru, m.kaliteevski@mail.ru
Поступила в редакцию: 11 декабря 2017 г.
Выставление онлайн: 20 августа 2018 г.

На основе формализма матрицы рассеяния развит метод квантования электромагнитного поля в фотонных наноструктурах с трехмерной модуляцией диэлектрической проницаемости (S-квантование в трехмерном случае). Квантование основано на приравнивании единице собственных чисел матрицы рассеяния, что эквивалентно приравниванию друг другу совокупности полей, раскладываемых в ряды Фурье, падающих на структуру волн и убегающих от структуры волн. В фотонной наноструктуре пространственное изменение мод электромагнитного поля рассчитано на основе матриц \hat R и \hat T, описывающих отражение и прохождение компонент Фурье через структуру. Для вычисления коэффициентов отражения и пропускания отдельных координатных и фурье-компонент структура разбивается на параллельные слои, в которых диэлектрическая проницаемость меняется в двумерном пространстве. При помощи преобразования Фурье уравнения Максвелла записываются в виде матрицы, связывающей компоненты Фурье электрического поля на границах соседних слоев. На основе вычисленных векторов отражения и пропускания для всех поляризаций и Фурье-компонент формируется матрица рассеяния для всей структуры и осуществляется квантование путем приравнивания единице собственных чисел матрицы рассеяния. Развитый метод позволяет получать пространственные профили собственных мод без решения системы нелинейных интегро-дифференциальных уравнений и значительно сокращает вычислительные ресурсы, необходимые для расчета вероятности спонтанного излучения в трехмерных системах.
  1. Р. Лоудон. Квантовая теория света (М., Мир, 1976) [Пер. с англ. R. Loudon. Quantum Theory of Light (Oxford University Press, 2000)]
  2. В.Л. Гинзбург. УФН, 140 (4), 687 (1983)
  3. Е.М. Purcell. Phys. Rev., 69 (11), 681 (1946)
  4. В.П. Быков. ЖЭТФ, 35, 269 (1972)
  5. E. Yablonovitch. Phys. Rev. Lett., 58 (20), 2059 (1987)
  6. S. Brand, R.A. Abram, M.A. Kaliteevski. Phys. Rev. B, 75, 035102 (2007)
  7. F.J. Garci a-de-Abajo. Rev. Mod. Phys., 79, 1267 (2007)
  8. C. Symonds, G. Lheureux , J.-P. Hugonin, J.-J. Greffet, J. Laverdant, G. Brucoli, A. Lemaitre, P. Senellart, J. Bellessa. Nano Lett., 13 (7), 3179 (2013)
  9. Л. Мандель, Э. Вольф. Оптическая когерентность и квантовая оптика (М., Физматлит, 2000.) [Пер. с англ. L. Mandel, E. Wolf. Optical coherence and quantum optics (Cambridge, University Press, 1995)]
  10. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теоретическая физика. Т. 4. В.Б. Берестецкий, Е.М. Лифшиц, Л.П. Питаевский. Квантовая электродинамика. 4-e изд.(М., Физматлит, 2002)
  11. F. De Martini, M. Marrocco, P. Mataloni, L. Crescentini, R. Loudon. Phys. Rev. A, 43 (5), 2480 (1991)
  12. М.А. Калитеевский, В.А. Мазлин, К.А. Иванов, А.Р. Губайдуллин. Опт. и спектр., 119 (5), 810 (2015)
  13. M.S. Tomas, Z. Lenac. Phys. Rev. A, 56 (5), 4197 (1997)
  14. S.G. Tikhodeev, A.L. Yablonskii, E.A. Muljarov, N.A. Gippius, T. Ishihara. Phys. Rev. B, 66, 045102 (2002)
  15. М.А. Калитеевский, А.Р. Губайдуллин, К.А. Иванов, В.А. Мазлин. Опт. и спектр., 121 (3), 446 (2016)
  16. J.B. Pendry. J. Mod. Opt., 41, 209 (1994)
  17. M. Борн, Э. Вольф. Основы оптики (М., Наука, 1973)
  18. К.А. Иванов, В. В. Николаев, А.Р. Губайдуллин, М.А. Калитеевский. Опт. и спектр., 123 (4), 616 (2017)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.