Towards -Symmetric Optical Dimer Fabrication without a Light-Absorbing Material

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

We consider an approach to engineer an optical dimer of particles operating in the spectral region near the dipolar resonance that exhibits parity–time symmetry-like features. Both particles are assumed to be made of a gain medium with the same refractive index and extinction coefficient. We suggest introducing a gain–loss contrast by altering the radiative loss of the particles through changing their shape. To demonstrate our approach, we consider a dimer of infinite filled and hollow cylinders. We demonstrate that a larger hollow diameter leads to a stronger radiative decay. Then we find the parameters of a dimer that has an exceptional point at a real frequency and exhibits two real eigenfrequencies when the gain–loss contrast is decreased.

About the authors

A. A Dmitriev

School of Physics and Engineering, ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia

Email: alexey.dmitriev@metalab.ifmo.ru

K. V Baryshnikova

School of Physics and Engineering, ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia

Email: alexey.dmitriev@metalab.ifmo.ru

M. V Rybin

Ioffe Institute, 194021, St. Petersburg, Russia

Author for correspondence.
Email: alexey.dmitriev@metalab.ifmo.ru

References

  1. R. El-Ganainy, K. G. Makris, M. Khajavikhan, Z. H. Musslimani, S. Rotter, and D. N. Christodoulides, Nat. Phys. 14, 11 (2018).
  2. L. Feng, R. El-Ganainy, and L. Ge, Nature Photon. 11, 752 (2017).
  3. M.-A. Miri and A. Alu', Science 363, eaar7709 (2019).
  4. S¸. K. O¨ zdemir, S. Rotter, F. Nori, and L. Yang, Nat. Mater. 18, 783 (2019).
  5. L. Feng, Z. J. Wong, R.-M. Ma, Y. Wang, and X. Zhang, Science 346, 972 (2014).
  6. Z. Lin, H. Ramezani, T. Eichelkraut, T. Kottos, H. Cao, D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 106, 213901 (2011).
  7. L. Feng, X. Zhu, S. Yang, H. Zhu, P. Zhang, X. Yin, Y. Wang, X. Zhang, Opt. Express 22, 1760 (2013).
  8. L. Feng, M. Ayache, J. Huang, Y.-L. Xu, M.-H. Lu, Y.-F. Chen, Y. Fainman, and A. Scherer, Science 333, 729 (2011).
  9. K. J. H. Peters and S. R. K. Rodriguez, Phys. Rev. Lett. 129, 013901 (2022).
  10. B. Peng, S¸. K. O¨ zdemir, F. Lei, F. Moni, M. Gianfreda, G. L. Long, S. Fan, F. Nori, C. M. Bender, and L. Yang, Nat. Phys. 10, 394 (2014).
  11. H. Hodaei, A. U. Hassan, S. Wittek, H. Garcia-Gracia, R. El-Ganainy, D. N. Christodoulides, and M. Khajavikhan, Nature 548, 187 (2017).
  12. A. F. Kockum, A. Miranowicz, S. D. Liberato, S. Savasta, and F. Nori, Nat. Rev. Phys. 1, 19 (2019).
  13. A. A. Dmitriev and M. V. Rybin, Phys. Rev. A 99, 063837 (2019).
  14. A. Egel, L. Pattelli, G. Mazzamuto, D. S. Wiersma, and U. Lemmer, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 199, 103 (2017).
  15. D. Felbacq, G. Tayeb, and D. Maystre, J. Opt. Soc. Am. A 11, 2526 (1994).
  16. K. M. Leung and Y. Qiu, Phys. Rev. B 48, 7767 (1993).
  17. P. Lloyd and P. Smith, Adv. Phys. 21, 69 (1972).
  18. P. Markoˇs and V. Kuzmiak, Phys. Rev. A 94, 033845 (2016).
  19. P. Markoˇs, Opt.Commun. 361, 65 (2016).
  20. E. E. Maslova, M. F. Limonov, and M. V. Rybin, Opt. Lett. 43, 5516 (2018).
  21. A. Moroz, J. Phys. Condens. Matter 6, 171 (1994).
  22. N. A. Nicorovici, R. C. McPhedran, and L. C. Botten, Phys. Rev. E 52, 1135 (1995).
  23. G. Tayeb and S. Enoch, J. Opt. Soc. Am. A 21, 1417 (2004).
  24. X. Wang, X.-G. Zhang, Q. Yu, and B. Harmon, Phys. Rev. B 47, 4161 (1993).
  25. E. Tiguntseva, K. Koshelev, A. Furasova, P. Tonkaev, V. Mikhailovskii, E. V. Ushakova, D. G. Baranov, T. Shegai, A. A. Zakhidov, Y. Kivshar, and S. V. Makarov, ACS Nano 14, 8149 (2020).
  26. F. Yu, W. J. Wadsworth, and J. C. Knight, Opt. Express 20, 11153 (2012).
  27. Z.-B. Fan, H.-Y. Qiu, H.-L. Zhang, X.-N. Pang, L.-D. Zhou, L. Liu, H. Ren, Q.-H. Wang, and J.-W. Dong, Light Sci. Appl. 8, 67 (2019).
  28. M. V. Rybin, K. B. Samusev, P. V. Kapitanova, D. S. Filonov, P. A. Belov, Y. S. Kivshar, and M. F. Limonov, Phys. Rev. B 95, 165119 (2017).

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».