奇异点是非厄米系统中的特殊点，奇异点附近的参数空间会出现很多新奇的物理现象。超表面是物理学近年来兴起的一个研究热点，人们基于超表面的平台已经设计实现了大量性能优越的器件。超表面的出现为研究奇异点提供了一个易操作的平台，通过精确控制超表面的结构参数，可以方便地研究奇异点周围的参数空间。研究超表面中的奇异点也为研究新的物理规律提供了基础的平台，文中首先介绍了奇异点和超表面中的奇异点的基本理论，之后介绍了超表面中奇异点的最新研究进展，最后对目前该领域亟待解决的问题进行了分析总结，对该领域的发展进行了展望。
奇异点 非厄米系统 超表面 exceptional points non-Hermitian systems metasurface 红外与激光工程
2020, 49(9): 20201029
1 上海大学理学院物理系, 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室和超强激光科学卓越中心, 上海 201800
3 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
针对存在增益损耗的三能级非厄米量子系统,提出了一种新型的非厄米受激拉曼绝热捷径(NH-STIRSAP)技术。该技术基于传统的受激拉曼绝热通道(STIRAP),通过灵活调控系统的非厄米项,使系统演化中的非绝热耦合得到有效抵消,从而加速绝热演化过程。详细的数值计算和理论分析结果证实,基于所提技术,系统的绝热演化速度快,且制备的量子态具有高保真度。并展示了所提技术在量子分束方面的应用。与传统绝热捷径技术相比,NH-STIRSAP新技术具有更广泛的应用。
量子光学 受激拉曼绝热通道 非厄米系统 绝热捷径 量子分束
1 南开大学电子信息与光学工程学院微电子工程系, 天津 300350
2 天津市光电传感器与传感网络技术重点实验室, 天津 300350
3 天津师范大学物理与材料科学学院, 天津 300387
4 南开大学电子信息与光学工程学院, 现代光学研究所, 天津 300350
奇异点是非厄米系统参数空间中至少两个本征值和相应本征态同时简并的点,奇异点附近的异常光学现象,尤其是本征频率分裂对极小微扰的敏感特性,在超灵敏光学传感中有重要应用。本文主要结合近几年国内外关于奇异点的研究,介绍了奇异点及其在光学传感方面的相关理论,分析了奇异点传感和狄拉克点传感的不同;并着重总结奇异点传感在纳米颗粒检测、温度传感、折射率传感、光学陀螺仪和石墨烯生物化学传感等方面的最新研究进展。
光学器件 奇异点 非厄米系统 光学传感 灵敏度增强
1 上海理工大学理学院, 上海 200093
2 同济大学物理科学与工程学院, 上海 200092
不同于传统的厄米系统, 非厄米系统存在奇异点。当某一参数演化到奇异点时, 非厄米系统发生相变,即两个本征态合并成一个。利用耦合的超材料人造原子, 研究了二态和四态的非厄米系统。通过记录电磁波开放系统相干吸收峰频率随损耗的变化, 研究了非厄米系统本征值的各种演化轨迹。理论和电磁场仿真结果表明, 四态非厄米系统的本征态通过不同的方式合并, 可以形成五种奇异点;其中, 由两个以上本征态合并产生的奇异点, 称为高阶奇异点。
物理光学 奇异点 非厄米系统 超材料 人造原子
