Поиск премии NSF: Премия № 1307632 - Обобщенная теория и применения лазера Ab Initio в стационарном состоянии



Награда Аннотация # 1307632
Обобщенная теория и применения лазера Ab Initio в стационарном состоянии

АННОТАЦИЯ

ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕЗЮМЕ
Эта награда поддерживает теоретические исследования и образование для совершенствования теоретического описания и разработки новых лазерных систем со сложной средой и многократным рассеянием, играющих центральную роль.
Многие новые современные лазерные системы включают сложные резонаторные геометрии, такие как микрополости, фотонные кристаллы и даже случайные лазеры, основанные на неупорядоченных рассеивающих средах с усилением. Эти лазеры имеют широкий спектр потенциальных применений и их сложно моделировать и понимать с использованием обычных методов. ИП разработал метод, известный как стационарная ab initio лазерная теория, который обеспечивает удобный способ моделирования и проектирования, а также новые физические данные об их поведении. Метод согласуется с полностью зависящими от времени численными решениями лазерных уравнений с гораздо меньшими вычислительными затратами.
ИП обобщит свою стационарную теорию ab initio лазера с целью разработки единой основы для описания множества различных лазерных систем. PI будет расширять теорию для описания многопереходных лазеров и полупроводниковых сред усиления, включая эффекты диффузии усиления и инжекционной синхронизации лазеров. Новые типы режимов генерации обнаруживаются, когда некоторые лазеры неравномерно накачаны в пространстве; Такое поведение связано с появлением исключительных точек в соответствующих волновых уравнениях, где два решения сливаются. Эти явления будут тщательно изучены, чтобы выяснить их значение. Первопринципная теория квантовых эффектов в лазерах будет получена путем объединения стационарной теории лазера ab initio, которая обеспечивает классическую матрицу рассеяния лазера, с теорией ввода-вывода, которая описывает рассеянные квантовые операторы. Квантовые флуктуации определяют ширину линии лазера и статистику фотонов, которые можно предсказать без каких-либо свободных или феноменологических параметров с помощью подхода ПИ.
PI намерен расширить расширенную теорию, чтобы стать вычислительным инструментом для проектирования прикладных лазерных систем для технологических целей, таких как связь, квантовая обработка информации, спектрометрия, проекторы, оптическая когерентная томография и визуализация. Расширение подхода к полупроводниковым средам с усилением приведет к улучшению моделирования квантового каскада и традиционных полупроводниковых лазеров. В настоящее время разрабатывается вычислительный инструмент с открытым исходным кодом для лазерного проектирования с использованием подхода, впервые примененного PI, и он будет доступен для исследователей в научных кругах и промышленности в ходе этого проекта.
НЕТЕХНИЧЕСКАЯ РЕЗЮМЕ
Эта награда поддерживает теоретические исследования и образование, направленные на улучшение способности понимать и разрабатывать новые лазерные системы, которые являются фундаментальными инструментами в научных исследованиях и фундаментальной технологии, лежащей в основе современной экономики. Лазеры представляют собой нелинейные системы и также включают сложные схемы распространения волн внутри и снаружи лазера, поэтому теория этих устройств довольно сложна. Новые материалы и системы материалов играют важную роль в формировании потенциальных лазерных технологий. Эта награда поддерживает разработку теории и связанных с ней вычислительных алгоритмов для улучшения, чтобы дать возможность количественного решения уравнений, описывающих новые лазерные системы в настоящее время разрабатывается, следовательно, позволяет лучшие и более эффективные проекты для этих систем. Важные потенциальные приложения для исследований в области связи, квантовой обработки информации, спектрометрии, биологического зондирования, проекторов, оптической когерентной томографии и визуализации. Побочным результатом теории является концепция «анти-лазер», нового устройства для избирательного поглощения света только с очень специфическими свойствами. В настоящее время разрабатывается вычислительный инструмент с открытым исходным кодом для лазерного проектирования с использованием подхода, впервые примененного PI, и он будет доступен для исследователей в научных кругах и промышленности в ходе этого проекта.


ПУБЛИКАЦИИ, ПРОИЗВЕДЕННЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЭТОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Примечание. Если щелкнуть номер идентификатора цифрового объекта (DOI), вы попадете на внешний сайт, поддерживаемый издателем. Некоторые полнотекстовые статьи могут быть недоступны бесплатно во время эмбарго (административный интервал).
Некоторые ссылки на этой странице могут привести вас к не федеральным сайтам. Их правила могут отличаться от тех, что на этом сайте.

(Показано: 1 - 10 из 14)

(Показаны: 1 - 14 из 14)

Показать все
А. Серьян и А. Д. Стоун. «Стационарная ab initio теория лазеров с инжектированными сигналами», PHYSICAL REVIEW A , v.90, 2014, p. 013840.
Дж. К. Пиллэй, Ю. Нацуме, А. Д. Стоун, Ю. Д. Чонг. «Обобщенные ширины линий лазера Шавлова-Таунса через дисперсию материала», ФИЗИЧЕСКИЙ ОБЗОР A , v.89, 2014, с. 033840.
S. Esterhazy, D. Liu, M. Liertzer, A. Cerjan, L. Ge, KG Makris, AD Stone, JM Melenk, SG Johnson и S. Rotter. «Масштабируемый численный подход для теории стационарного ab initio лазера», PHYSICAL REVIEW A , v.90, 2014, p. 023816.
А. Церьян, Ю.Д. Чонг и А.Д. Стоун. «Теория стационарного ab initio лазера для сред с комплексным усилением», Optics Express , v.23, 2015, p. 645.
А. Пик, А. Серджан, Д. Лю, А. В. Родригес, А. Д. Стоун, Ю. Д. Чонг и С. Г. Джонсон. «Принцип многомодовой ширины линии ab initio для произвольных неоднородных лазерных резонаторов», Physical Review A , v.91, 2015, p. 063806.
Б. Реддинг, А. Серджан, Х. Хуан, М. Л. Ли, А. Д. Стоун, М. А. Чома и Х. Цао. «Низкопространственный когерентный полупроводниковый лазер с электрической накачкой для полнодиапазонной визуализации без спеклов», Труды Национальной академии наук , т.112, 2015, с. 1304.
Б. Жень, С. В. Хсу, Л. Лу, А. Д. Стоун, М. Солячич. «Топологическая природа оптических связанных состояний в континууме», Physical Review Letters , v.113, 2015, p. 257401.
А. Серьян и А. Д. Стоун. «Почему ширина линии лазера такая узкая: современная перспектива», Physica Scripta , v.91, 2016, p. 013003.
A. Cerjan, A. Pick, YD Chong, SG Johnson и AD Stone. «Количественные тесты общих теорий собственной лазерной ширины линии?», « Оптика Экспресс» , т.23, 2015, с. 28316.
Л. Ге, Д. Лю, А. Кержан, С. Роттер, Х. Цао, С. Г. Джонсон, Х. Э. Туречи, А. Д. Стоун. «Индуцированное переключением режимов в стационарных микролазерах», Optics Express , т.24, 2016, с. 41.

B. Zhen, CW Hsu, AD Stone, JD Joannopoulos, M. Soljacic. «Связанные состояния в континууме», Nature Reviews / Materials , 2016, с. 16048.
А. Церьян, Б. Реддинг, С.-Ф. Liew, L. Ge, H. Cao и AD Stone. «Управление режимом конкуренции путем настройки пространственного распределения накачки в лазере: резонансный подход», Optics Express , v.24, 2016, p. 26006.
CW Hsu, S.-F. Liew, A. Goetschy, H. Cao и AD Stone. «Корреляционные эффекты в сфокусированной передаче через неупорядоченные среды», Nature Physics , v.13, 2017, p. 497.
Л. Ге, Х. Цао и А. Д. Стоун. «Конденсация порогов в многомодовых микролазерах», физ. Rev. A , v.95, 2017, p. 023842.


(Показано: 1 - 10 из 14)

(Показаны: 1 - 14 из 14)

Показать все

Пожалуйста, сообщите об ошибках в информации о вознаграждении, написав: [email protected] ,

«Количественные тесты общих теорий собственной лазерной ширины линии?