Random Laser Based on Materials in the Form of Complex Network Structures

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The theory of a random laser with an interface in the form of random or scale-free networks whose nodes are occupied by microcavities with quantum two-level systems has been proposed for the first time. The microcavities are coupled to each other through light-guiding channels forming edges of the network. It has been shown that such a laser has a number of spectral features associated with the statistical properties of the network structure. Among them are the existence of a topologically protected Perron eigenvalue caused by the presence of a strong mean field at the node of maximum influence located in the central part of the network and the delocalization/localization of radiation modes depending on the probability of coupling between arbitrary microcavities. The results obtained in this work open prospects for the fabrication of new low-threshold laser sources.

About the authors

A. Yu Bazhenov

ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia

Email: alexander_ap@list.ru

M. M Nikitina

ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia

Email: alexander_ap@list.ru

D. V Tsarev

ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia

Email: alexander_ap@list.ru

A. P Alodzhants

ITMO University, 197101, St. Petersburg, Russia

Author for correspondence.
Email: alexander_ap@list.ru

References

  1. D. Wiersma and S. Diederik, Nature Phys. 4, 359 (2008).
  2. В. С. Летохов, ЖЭТФ 53, 1442 (1967).
  3. C. Hui, Y. Xu Junying, L. Yong, A. L. Burin, W. Seeling, X. Liu, and R. P. H. Chang, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 111 (2003).
  4. M. Gaio, D. Saxena, J. Bertolotti, D. Pisignano, A. Camposeo, and R. Sapienza, Nat.Commun. 10, 226 (2019).
  5. L. Sapienza, H. Thyrrestrup, S. Stobbe, P. D. Garcia, S. Smolka, and P. Lodahl, Science 327, 1352 (2010).
  6. Ю. В. Юанов, А. А. Зябловский, Е. С. Андрианов, И. В. Доронин, А. А. Пухов, А. П. Виноградов, А. А. Лисянский, Письма в ЖЭТФ 112, 725 (2020).
  7. A. Ю. Баженов, М. М. Никитина, А. П. Алоджанц, Письма в ЖЭТФ 115, 685 (2022).
  8. A. P. Alodjants, A. Yu. Bazhenov, A. Y. Khrennikov, and A. V. Bukhanovsky, Sci. Rep. 12, 8566 (2022).
  9. A.-L. Barab'asi, Network Science, Cambridge University Press (2016).
  10. A. Dousse, J. Su czyn'ski, R. Braive, A. Miard, A. Lemaˆıtre, I. Sagnes, L. Lanco, J. Bloch, P. Voisin, and P. Senellart, Appl. Phys. Lett. 94, 121102 (2009).
  11. I.-H. Chen, Y.Y. Lin, Y.-C. Lai, E. S. Sedov, A. P. Alodjants, S. M. Arakelian, and R.-K. Lee, Phys. Rev. A 86, 023829 (2012).
  12. A. Halu, S. Garnerone, A. Vezzani, and G. Bianconi, Phys. Rev. E 87, 022104 (2013).
  13. S. Pau, G. Bj¨ork, J. Jacobson, Hui Cao, Y. Yamamoto, Phys. Rev. B 51, 14437 (1995).
  14. A. Y. Bazhenov, D. V. Tsarev, and A. P. Alodjants, Physica B: Condensed Matter. 579, 411879 (2020).
  15. C. Sarkar and S. Jalan, Chaos 28, 102101 (2018).
  16. M. E. J. Newman, Mathematics of Networks, in The New Palgrave Dictionary of Economics, Palgrave Macmillan, London (2018), p. 8525.
  17. J. Feinberg and A. Zee, Phys. Rev. E 59, 6433 (1999).
  18. M. Sade, T. Kalisky, S. Havlin, and R. Berkovits, Phys. Rev. E 72, 066123 (2005).
  19. Г. М. Заславский, УФН 129, 211 (1979).
  20. Г. Хакен, Лазерная светодинамика, Мир, М. (1988).

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».