Weak Localization of Light in a Magneto-Active Medium

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The interference contribution to the optical conductance (total transmittance) of a sample of a disordered Faraday medium is calculated. The suppression of wave interference in a magnetic field is shown to be due to helicity-flip scattering events. The magnetic field does not destroy the interference of waves with a given helicity, but suppresses it if the helicity changes along different parts of the wave trajectory. This leads to a decrease in the interference contribution to the conductance with increasing the magnetic field. A similar phenomenon, negative magnetoresistance, is known as a consequence of weak localization of electrons in metals with impurities. It is found that, as the magnetic field increases, the change in the interference correction to the optical conductance tends to a certain limiting value, which depends on the ratio of the transport mean free path to the helicity-flip scattering mean free path. We also discuss the possibility of controlling the transition to the regime of strong “Anderson” localization in the quasi-one-dimensional case by means of the field.

About the authors

E. E. Gorodnichev

National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)

Email: gorodn@theor.mephi.ru
Russian Federation, Moscow, 115409

D. B. Rogozkin

National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute); All-Russia Research Institute of Automatics

Author for correspondence.
Email: gorodn@theor.mephi.ru
Russian Federation, Moscow, 115409; Moscow, 127055

References

  1. Analogies in Optics and Microelectronics, ed. by W. van Haeringen and D. Lenstra, Kluwer, Dordrecht (1990).
  2. E. Akkermans and G. Montambaux, Mesoscopic Physics of Electrons and Photons, University Press, Cambrige (2007).
  3. S. Rotter and S. Gigan, Rev. Mod. Phys. 89, 015005 (2017).
  4. O. L. Muskens, J. G. Rivas, R. E. Algra, E. P. A. M. Bakkers, and A. Lagendijk, Nano Lett. 8, 2638 (2008).
  5. B. Redding, S. F. Liew, R. Sarma, and H. Cao, Nat. Photonics 7, 746 (2013).
  6. B. Redding, S. M. Popo, and H. Cao, Opt. Express 21, 6584 (2013).
  7. N. Bachelard, S. Gigan, X. Noblin, and P. Sebbah, Nat. Phys. 10, 426 (2014).
  8. K. Y. Bliokh, S. A. Gredeskul, P. Rajan, I. V. Shadrivov, and Y. S. Kivshar, Phys. Rev. B 85, 014205 (2012).
  9. L. Schertel, O. Irtenkauf, C. M. Aegerter, G. Maret, and G. J. Aubry, Phys. Rev. A 100, 043818 (2019).
  10. T. Goto, A. V. Dorofeenko, A. M. Merzlikin, A. V. Baryshev, A. P. Vinogradov, M. Inoue, A. A. Lisyansky, and A. B. Granovsky, Phys. Rev. Lett. 101, 113902 (2008).
  11. F. Sche old and G. Maret, Phys. Rev. Lett. 81, 5800 (1998).
  12. A. A. Chabanov, N. P. Tr'egour'es, B. A. van Tiggelen, and A. Z. Genack, Phys. Rev. Lett. 92, 173901 (2004).
  13. K. Fang, Z. Yu, and S. Fan, Phys. Rev. B 87, 060301(R) (2013).
  14. F. Yang and Y. Li, Phys. Rev. B 94, 165439 (2016).
  15. M. C. W. van Rossum and T. M. Nieuwenhuizen, Rev. Mod. Phys. 71, 313 (1999).
  16. B. L. Altshuler, A. G. Aronov, D. E. Khmel'nitskii, and A. I. Larkin, Quantum Theory of Solids, Mir, Moscow (1982), p. 130.
  17. G. Bergmann, Phys. Rep. 107, 1 (1984).
  18. P. A. Lee and T. V. Ramakrishnan, Rev. Mod. Phys. 57, 287 (1985).
  19. Y. Bromberg, B. Redding, S. M. Popo, and H. Cao, Phys. Rev. A 93, 023826 (2016).
  20. M. Estakhri, N. M. Estakhri, and T. B. Norris, doi.org/10.1038/s41598-022-25465-y (2022).
  21. R. Lenke, R. Lehner, and G. Maret, Europhys. Lett. 52, 620 (2000).
  22. E. E. Gorodnichev and D. B. Rogozkin, J. Phys.: Conf. Ser. 1686, 012024 (2020).
  23. E. E. Gorodnichev, K. A. Kondratiev, and D. B. Rogozkin, Phys. Rev. B 105, 104208 (2022).
  24. А. А. Голубенцев, Изв. ВУЗов. Радиофизика 27, 734 (1984)
  25. A. A. Golubentsev, Quantum Electron. 27, 506 (1984).
  26. А. А. Голубенцев, ЖЭТФ 86, 47 (1984)
  27. A. A. Golubentsev, Sov. Phys. JETP 59, 26 (1984).
  28. F. C. MacKintosh and S. John, Phys. Rev. B 37, 1884 (1988).
  29. A. K. Zvezdin and V. A. Kotov, Modern magnetooptics and magnetooptical materials, Taylor & Francis Group, N.Y. (1997), p. 404.
  30. Е. Е. Городничев, А. И. Кузовлев, Д. Б. Рогозкин, Письма в ЖЭТФ 89, 649 (2009)
  31. E. E. Gorodnichev, A. I. Kuzovlev, D. B. Rogozkin, JETP Lett. 89, 547 (2009).
  32. E. E. Gorodnichev, A. I. Kuzovlev, and D. B. Rogozkin, JOSA A 33, 95 (2016).
  33. F. C. MacKintosh, J. X. Zhu, D. J. Pine, and D. A. Weitz, Phys. Rev. B 40, 9342 (1989).
  34. D. Bicout, C. Brosseau, A. S. Martinez, and J. M. Schmitt, Phys. Rev. E 49, 1767 (1994).
  35. Е. Е. Городничев, А. И. Кузовлев, Д. Б. Рогозкин, Письма в ЖЭТФ 68, 21 (1998)
  36. E. E. Gorodnichev, A. I. Kuzovlev, D. B. Rogozkin, JETP Lett. 68, 22 (1998).
  37. E. E. Gorodnichev, A. I. Kuzovlev, and D. B. Rogozkin, Phys. Rev. E 90, 043205 (2014).
  38. M. I. Mishchenko, Electromagnetic Scattering by Particles and Particle Groups, Cambridge University Press, Cambridge (2014).
  39. Е. Е. Городничев, А. И. Кузовлев, Д. Б. Рогозкин, ЖЭТФ 133, 839 (2008)
  40. E. E. Gorodnichev, A. I. Kuzovlev, and D. B. Rogozkin, JETP 106, 731 (2008).
  41. Е. Е. Городничев, А. И. Кузовлев, Д. Б. Рогозкин, Письма в ЖЭТФ 104, 155 (2016)
  42. E. E. Gorodnichev, A. I. Kuzovlev, D. B. Rogozkin, JETP Lett. 104, 157 (2016).
  43. R. Lenke, C. Eisenmann, D. Reinke, and G. Maret, Phys. Rev. E 66, 056610 (2002).
  44. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Электродинамика сплошных сред, Наука, М. (1982)
  45. L. D. Landau, L. P. Pitaevskii, E. M. Lifshitz, Electrodynamics of Continuous Media, vol. 8 in Course of Theoretical Physics, Second Edition, Elsevier (1984).
  46. C. W. J. Beenakker, Rev. Mod. Phys. 69, 731 (1997).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».