Switching Purcell effect with nonlinear epsilon-near-zero media
Notice bibliographique
Résumé
An optical topological transition is defined as the change in the photonic iso-frequency surface around epsilon-near-zero (ENZ) frequencies which can considerably change the spontaneous emission of a quantum emitter placed near a metamaterial slab. Here, we show that due to the strong Kerr nonlinearity at ENZ frequencies, a high-power pulse can induce a sudden transition in the topology of the iso-frequency dispersion curve, leading to a significant change in the transmission of propagating as well as evanescent waves through the metamaterial slab. This evanescent wave switch effect allows for the control of spontaneous emission through modulation of the Purcell effect. We develop a theory of the enhanced nonlinear response of ENZ media to s and p polarized inputs and show that this nonlinear effect is stronger for p polarization and is almost independent of the incident angle. We perform finite-difference time-domain simulations to demonstrate the transient response of the metamaterial slab to an ultrafast pulse and fast switching of the Purcell effect at the sub-picosecond scale. The Purcell factor changes at ENZ by almost a factor of three which is an order of magnitude stronger than that away from ENZ. We also show that due to the inhomogeneous spatial field distribution inside the multilayer metal-dielectric super-lattice, a unique spatial topological transition metamaterial can be achieved by the control pulse induced nonlinearity. Our work can lead to ultra-fast control of quantum phenomena in ENZ metamaterials.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».