波导中的波通常可以以两种方式传播。当满足相干完全信道(CPC)条件时，波只沿一个方向传播。三波导系统CPC的原理图如图1(a)所示。三个波导在放置散射体的连接处连接起来。CPC散射片安装在波导-3的入口，由橡胶片(紫色)紧密地安装在刚性框架上，并用刚性血小板(金色)装饰。通常，当入射波(朝向结)到达结时，散射体(蓝色球体)将在所有三个波导中发送出波(远离结)。所以所有的波导都是双向的。然而，如图1(b)所示，当波导1和波导2中的两个相同的入射波(红色箭头)在连接处相遇时，如果波频率与其谐振频率匹配，则散射体被高度激发，并且“吸收”入射波并将其引导到波导3。波导1中的入射波只能向左转向波导3。禁止沿波导2向下移动或沿波导1向上移动。 Similarly, the incoming wave in waveguide-2 can only turn right to waveguide-3. This happens only when both incoming waves are present, and they must be ‘coherent’, i. e., identical, and the channeling is ‘perfect’, i. e., all incoming waves are channeled to waveguide-3 without loss. So in CPC, waveguide-1 and waveguide-2 are like one-way streets.

图1所示。

相反的CPC如图1(c)所示。在这种情况下，波导3中的入射波被分成两个相同的输出波，分别沿着波导1和波导2传播。在反向CPC中，波导-3就像一条单行道。

如果入射波的相位相反，如图1(d)中红色和绿色箭头所示，则波强度在散射点处恰好为零。散射体就像一堵硬墙，主波导中的任何波都不能进入波导-3，成为与图1(c)相反方向的单行道。CPC已关闭。

电磁波(光)和电子(以及其他微观粒子)的量子波函数与波导中的声波具有相同的数学方程。我们的声学CPC树立了榜样，奠定了必要的散射体对这些波实现CPC的条件。对于波导1或波导2中的入射波，散射体必须以这样的方式将入射波的总能量(或强度)的25%分散在波导1和波导2中的每个出射波中，而50%的能量集中在波导3中。对于声波，我们使用的是单极散射器，但对于其他波，我们可以使用不同的散射器，将入射波按这样的比例分开。

图2所示。

图2描述了三种可能的应用程序方案。在图2(a)中，描绘了一个完美的分波器，将一个输入波分成8个相同的波。图2(b)描述了一个高灵敏度干涉仪。输入波首先在顶部接点被分成两个相同的波，然后在底部接点再次相遇。由于不完善(蓝色块)导致的右通道波的任何变化都会破坏CPC条件，导致在原本单行道上产生残留波，这可以以高灵敏度检测到。图2(c)显示了一个全波逻辑与门，其中输出为O'为' 1 '，只有当两个输入'我₁'和'我₂'是' 1 '。所有输入能量都以零损耗转化为输出。

杨致宇
香港科技大学物理系，中国香港

出版

相干完美通道的波操纵。
张旭，孟超，杨忠
2017年10月24日

离线阅读:

相关文章:

	如何选择激发波长…发光二极管(led)是背光和显示器的基本器件。目前，在RGB像素中主要应用三种不同颜色的外延芯片:蓝色、绿色和红色LED芯片。然而,这……
	盘形天线能集中红外光学能量。光学红外探测设备的尺寸正变得越来越小，其活动区域在几微米甚至纳米的范围内，例如光电探测器、太阳能电池、照相机和…
	基于波长不敏感的超宽带吸收…由于高载流子迁移率，石墨烯在开发高速光电探测器方面引起了极大的兴趣。在本研究中，对于实用的高性能光电探测器，我们关注的是显著扩大吸收…
	神经肌肉连接:在…肌肉和神经在一个特殊区域的水平上交流，即神经肌肉接点(NMJ)，这是一种突触连接，周围神经系统与骨骼肌纤维接触，控制着关键的…
	一个纳米孔获得电荷的速度有多快现代技术，如智能手机、电动汽车和各种电池供电的设备越来越需要高密度的电能存储单元来改善操作。超级电容器是一种新兴的高功率存储设备。
	利用人工智能提高洗手的质量和数量……劣质的手部卫生已被确定为医院获得性感染传播的主要因素。在美国，它们影响了200万患者，其中近9万……