Laser Mode Bifurcations Induced by $\mathcal{PT}$-Breaking Exceptional Points
由两个独立泵浦的谐振腔组成的激光器在阈值处会出现模式分叉，这种分叉是从线性系统的例外点（EP）演化出来的。EP是发生在阈值系统的宇称/时间反转（$\mathcal{PT}$）对称性破缺点处的非厄米简并。在阈值以上，EP变成非线性零失谐激光模式的分叉，这可以通过使两个谐振器中的增益饱和强度基本上不同来最容易地观察到。然后，小的泵浦变化可以在不同的激光器行为之间突然切换，例如在低于阈值和$\mathcal{PT}$中断的单模操作之间切换。
2018-12-05 physics.optics
Passive $\mathcal{PT}$-symmetry breaking transitions without exceptional points in dissipative photonic systems
在过去的十年中，宇称时间（$\mathcal{PT}$）的对称哈密顿已经在实验上实现了经典的，光学设置与平衡的增益和损失，或在量子系统与本地化的损失。在这两种实现中，$\mathcal{PT}$对称性破缺跃迁发生在非厄米哈密顿量的例外点，在那里它的本征值和相应的本征向量都重合。在这里，我们表明，在有损耗的系统中，$\mathcal{PT}$过渡是一种现象，广泛地发生，没有一个附带的例外点，是由潜在的中性和有损耗的区域之间的不对称性。考虑到实验上可实现的量子模型，我们研究了二聚体和三聚体波导配置与一个损耗波导。我们使用光束传播法分析验证紧束缚模型的结果。我们的结果为研究耗散光子结构中被动$\mathcal{PT}$跃迁和量子效应之间的相互作用奠定了坚实的基础。
2018-07-26 physics.optics
Quasi-bound states in the continuum induced by $\mathcal{PT}$-symmetry breaking
连续介质中的束缚态（BIC）使在纳米尺度上定制光-物质相互作用的独特功能成为可能。这些无辐射局域态在理论上为现代纳米光子学提供了无限的品质因数和寿命，为各种新兴应用腾出了空间。在这里，我们使用所拥有的特殊性质的所谓的$\mathcal{PT}$对称光学结构提出的新机制的准BIC表现所支配的$\mathcal{PT}$对称性破缺。特别是，我们研究的自发$\mathcal{PT}$对称性破缺的三层结构的外损耗和增益层的介电常数接近零的材料。我们揭示了分离$\mathcal{PT}$ -对称和破$\mathcal{PT}$ -对称状态的光频率和入射角的参数空间中的曲线上的奇点。这些奇异性显着符合BIC的位置在体积等离子体激元激发的频率，其中的介电常数消失。损耗和增益值充当不对称参数，其干扰引起准BIC的理想BIC的条件。这些准BIC具有良好的品质因数和几乎完美的透射率，可用于传感、非线性光学和其他应用。
2021-08-17 physics.optics
Chaos and $\mathcal{PT}$-symmetry breaking transitions in a driven, nonlinear dimer with balanced gain and loss
一个简单的系统，如两个状态（二聚体）模型的动力学，显着改变的相互作用和外部驱动的存在下，和由此产生的单一的动力学显示规则和混沌区域。我们调查的非幺正动力学的存在下，平衡的增益和损失的两个状态，即一个$\mathcal{PT}$对称二聚体。我们发现在低和高驱动频率下，$\mathcal{PT}$对称二聚体运动仍然是规则的，系统处于$\mathcal{PT}$对称状态.另一方面，对于中间驱动频率，系统表现出混沌运动，通常处于$\mathcal{PT}$对称性破缺状态。我们的结果阐明了实验上可获得的玩具模型中的$\mathcal{PT}$对称性破缺跃迁和规则-混沌跃迁之间的相互作用。
2018-07-02 cond-mat.quant-gas nlin.CD physics.optics
$\mathcal{PT}$-symmetry breaking in a necklace of coupled optical waveguides
我们考虑由具有增益的$N$光波导和具有损耗的$N$波导构成的奇偶时间（$\mathcal{PT}$）对称阵列。当增益-损耗系数超过临界值$γ_c$时，$\mathcal{PT}$对称性自发地被破坏。计算了$γ_c(N)$，证明了$γ_c \to 0$为$N \to \infty$ .在对称相位，周期阵列被示出支持具有不同频率和偏振的$2N$孤子。
2013-11-17 math-ph math.MP nlin.PS
Veiled symmetry of disordered Parity-Time lattices: protected PT-threshold and the fate of localization
具有平衡增益和损耗的开放非平衡系统，称为奇偶时间（$\mathcal{PT}$）对称系统，表现出封闭孤立系中不存在的性质。一个关键的性质是$\mathcal{PT}$对称性破缺跃迁，它发生在增益-损耗强度（系统开放性的度量）超过系统的固有能量标度时。我们分析了这种转变的命运在无序晶格与非厄米增益和损耗电位$\pm iγ$在反射对称网站。与普遍的看法相反，我们表明，$\mathcal{PT}$对称相的存在下，相关的（周期性）的障碍，导致一个积极的$\mathcal{PT}$对称性破缺阈值的保护。我们发现了一个面纱对称性的无序系统，这是有利于上述保护，并表明，这种对称性导致新的本地化行为的整个$\mathcal{PT}$对称性破缺过渡。我们阐明了这种本地化和$\mathcal{PT}$的无序$\mathcal{PT}$对称晶格的对称性破缺现象之间的相互作用，并支持我们的结论与光束传播方法分析。我们的理论预测提供了途径，实验实现$\mathcal{PT}$ -对称系统与工程的障碍。
2016-06-15 cond-mat.other physics.optics quant-ph
${\mathcal{PT}}$ symmetry breaking in waveguide arrays with competing loss/gain pairs
我们考虑一个周期性波导阵列，其单元格由一个$\mathcal{PT}$对称的四聚体与两个竞争的损耗/增益参数对，导致定性不同的破缺相位。它示出的相位之间的过渡所描述的一个自适应的非局部电流映射的光谱特性的空间分辨的字段，晶格以及为孤立的quadrimer。它的站点平均行为就像一个自然的序参量的一般类的一维$\mathcal{PT}$ -对称哈密顿，消失在不间断的阶段和非零的破碎阶段。我们调查如何在阵列中的光束动力学是由存在竞争的损失/增益率的单位细胞的影响，显示丰富的能带结构产生的可能性，以控制发散前的传播长度时，系统驻留在破碎的$\mathcal{PT}$阶段。
2016-05-25 physics.optics
Activating non-Hermitian skin modes by parity-time symmetry breaking
本文提出利用宇称-时间对称性破缺设计高维非厄米态，通过系统控制对称性选择性激活非厄米趋肤效应，实现定向切换等新奇现象，适用于多种光学与量子平台。
2024-03-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Shock-induced $\mathcal{PT}$-symmetric potentials in gas-filled photonic crystal fibers
我们研究了强孤子和弱探针之间的相互作用，在一定的配置，允许光捕获的充气空芯光子晶体光纤中的冲击效应的存在。我们已经从理论和数值上证明了激波项可以在这类纤维中产生一个不破缺的宇称-时间$ \left(\mathcal{PT}\right) $对称势。互易破缺是$ \mathcal{PT} $对称性的一个显著特征，数值计算也证明了这一点.我们的研究结果将打开不同的配置和途径，观察$ \mathcal{PT} $对称性破缺的光纤，而不需要诉诸繁琐的耗散结构。
2013-10-28 physics.optics
$\mathcal{PT}$-symmetric mode-locking
宇称-时间（$\mathcal{PT}$）对称性是近十年来光学领域最重要的成就之一。本文介绍了激光器的$\mathcal{PT}$锁模概念，它是利用复时间晶体中的非对称模耦合实现腔轴模的主动锁相。$\mathcal{PT}$锁模显示了从单脉冲发射到双脉冲发射的转变，因为$\mathcal{PT}$对称性破缺点被越过。转捩可以表现出湍流行为，这取决于无量纲调制参数，其在流体动力学流动中起着与雷诺数相同的作用。
2016-09-18 physics.optics quant-ph
Effective spontaneous PT-symmetry breaking in hybridized metamaterials
我们表明，超材料可以作为一个试验场，研究与非厄米量子系统相关的自发对称性破缺。通过探索近场偶极耦合和材料吸收或增益之间的相互作用，我们证明了各种自发破缺过程的$\mathcal{PT}$对称性的一系列有效的哈密顿相关的散射矩阵。通过调节耦合参数，利用超薄超材料可以获得相干完全吸收、激光作用和增益诱导完全反射（$π$反射器）。此外，理想的$\mathcal{PT}$ -对称性可以有效地建立在无源系统中，通过探索使用超材料的散射和吸收损耗之间的平衡。
2013-03-15 cond-mat.mes-hall physics.class-ph physics.optics
Quantum squeezing and sensing with pseudo anti-parity-time symmetry
宇称-时间（$\mathcal{PT}$）对称性的出现极大地丰富了量子非厄米物理的研究，但量子$\mathcal{PT}$对称性的实现面临着不可避免的朗文噪声破缺的内在问题.本文在不含朗之万噪声的双模玻色子系统中构造了量子伪反$\mathcal{PT}$（$\mathcal{APT}$）对称性.我们证明了自发的伪$\mathcal{APT}$对称破缺导致了一个例外点，在这个点上存在着不同类型的量子压缩动力学之间的转变，即，在伪$\mathcal{APT}$对称（断裂）区域中，压缩因子随时间呈指数增加（周期性振荡）。在异常点附近，压缩因子和量子动力学的这种剧烈变化被用于超精密量子传感。这些奇异的量子现象和传感应用可以在两个物理系统中实验观察到：自发波混频非线性光学和原子玻色-爱因斯坦凝聚体。我们的工作为研究量子领域中令人兴奋的$\mathcal{APT}$对称性物理提供了一个物理平台，为探索基本量子非厄米效应及其量子技术应用铺平了道路。
2022-04-09 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Stability via symmetry breaking in interacting driven systems
本文提出一种通用机制，通过哈密顿相互作用破缺对称性，切断马尔可夫泵浦加热，实现稳定有限密度相，并给出$\mathcal{PT}$激光器和拓扑光子晶格两个实例。
2023-07-31 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Mode pairs in $\mathcal{PT}$-symmetric multimode waveguides
研究了具有奇偶时间（$\mathcal{PT}$）对称性的多模光波导中的模式特性。我们发现，当损耗系数和增益系数增大到某一临界值时，两个连续阶数为2 \emph{m}-1和2 \emph{m}的导模形成一个模对，即模对的两个分量演化为同一模，并且它们同时经历$\mathcal{PT}$对称性破缺.对于在其保守极限下支持奇数个导模的波导，随着增益/损耗水平的增加，出现具有适当阶数的新模，使得它与已经存在的最高阶模配对，然后同时打破它们的$\mathcal{PT}$对称性。根据$\mathcal{PT}$对称势的具体实现，高阶模对可能比低阶模对更早或更晚地经历对称性破缺。
2014-10-09 nlin.PS physics.optics
Sublattice signatures of transitions in a $\mathcal{PT}$-symmetric dimer lattice
具有非厄米、宇称和时间反演（$\mathcal{PT}$）对称哈密顿量的晶格模型在耦合光学系统中最容易实现，在过去的几年中得到了广泛的研究。$\mathcal{PT}$对称二聚体晶格由具有二聚体内耦合$ν$、二聚体间耦合$ν'$以及每个二聚体内平衡的增益和损耗电势$\pm iγ$的二聚体组成。该模型经历了两个独立的转变，即$\mathcal{PT}$ -破缺转变和拓扑转变。我们的数字和分析调查的签名，这些过渡的时间演变的状态，最初本地化的增益网站或损失网站。
2016-05-11 cond-mat.other physics.optics quant-ph
THz-Driven Coherent Phonon Fingerprints of Hidden Symmetry Breaking in 2D Layered Hybrid Perovskites
本研究利用强太赫兹场相干驱动二维层状混合钙钛矿的晶格动力学，揭示了其隐藏的反演对称性破缺，为同时超快控制光电与自旋电子特性奠定了基础。
2025-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Cyclotron quantization and mirror-time transition on nonreciprocal lattices
单向输运和定域回旋运动是两种相反的物理现象。在这里，我们研究了它们之间的相互作用对非互易晶格受到磁场。我们证明了在长波极限下，波包的轨迹总是形成四维复空间中的闭合轨道。因此，尽管存在非互易性，半经典量子化规则仍然存在，这保留了真实的朗道能级。我们预测了一种不同类型的非厄米光谱跃迁引起的自发破缺的组合镜像时间反演（$\mathcal{MT}$）的对称性，这通常存在于这样的系统。提出了一种描述$\mathcal{MT}$相变的序参量，不仅可以确定$\mathcal{MT}$的相界，而且可以量化$\mathcal{MT}$对称性破缺的程度.这样的序参量一般可以应用于所有类型的非厄米相变。
2022-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
Color symmetry breaking in a nonlinear optical microcavity
Gleb Wataghin Institute of Physics, University of Campinas（坎皮纳斯大学格莱布·瓦塔金物理研究所）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Department of Physics, Friedrich Alexander University Erlangen-Nuremberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学物理系）；Department of Electrical and Photonics Engineering Technical University of Denmark（丹麦技术大学电气与光子工程系）；Instituto de Física, Universidade de São Paulo（圣保罗大学物理研究所）
本研究在硅氮化物微环中首次观察到色对称性破缺，利用克尔效应产生不同波长光学模式间的功率不平衡，并开发出基于克尔的非线性激活函数生成器。
2026-01-02 physics.optics
Scattering theory for stationary materials with $\mathcal{PT}$ symmetry
建立了一个标量辐射在稳态三维介质中散射的理论框架，散射势的关联函数服从$\mathcal{PT}$对称性。它示出，不同于从确定性的$\mathcal{PT}$ -对称介质的散射，其固定的推广涉及两种机制，导致对称性破缺的散射辐射的统计，一个源于复值介质实现和其他-从复值介质的相关度。
2020-11-06 math-ph math.MP physics.optics
Integrability and trajectory confinement in $\mathcal{PT}$-symmetric waveguide arrays
我们考虑具有纯非线性增益和损耗的$\mathcal{PT}$对称环形光波导阵列。无论增益-损耗系数的值如何，这些系统都被保护免于自发的$\mathcal{PT}$对称性破缺。如果阵列矩阵的非厄米部分具有交叉补偿结构，则这样的系统中的总功率始终保持有界-甚至恒定。我们确定两个，三个，四个波导阵列与交叉补偿非线性增益和损耗，构成完全可积的哈密顿系统。
2023-03-25 math-ph math.MP nlin.SI
