19
1. М. С. Лифшиц, ЖЭТФ (1957). 2. U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961). 3. H. Feshbach,, Ann. Phys. (New York) 5 (1958) 357; 19 (1962) 287. 4. C. Mahaux, H.A. Weidenmuller, (Shell-Model Approach to Nuclear Reactions), North-Holland, Amsterdam, 1969. 5. I.Rotter, Rep. Prog. Phys., 54, 635 (1991). 6. S.Datta, (Electronic transport in mesoscopic systems) (1995). 7. S. Albeverio, et al J.Math. Phys. 37, 4888 (1996). 8. Y.V. Fyodorov and H.-J. Sommers, J. Math. Phys. 38, 1918 (1997) 9. F. Dittes, Phys. Rep. (2002). 10. Sadreev and I. Rotter, J.Phys.A (2003). 11. J. Okolowicz, M. Ploszajczak, and I. Rotter, Phys. Rep. 374, 271(2003). 12. D.V. Savin, V.V. Sokolov V.V., and H.-J. Sommers, PRE (2003). 13. Sadreev, J.Phys.A (2012). Coupled mode theory (оптика) H.A.Haus, (Waves and Fields in Optoelectronics) (1984). C. Manolatou, et al, IEEE J. Quantum Electron. (1999). S. Fan, et al, J. Opt. Soc. Am. A20, 569 (2003). S. Fan, et al, Phys. Rev. B59, 15882 (1999). W. Suh, et al, IEEE J. of Quantum Electronics, 40, 1511 (2004). Bulgakov and Sadreev, Phys. Rev. B78, 075105 (200 Подход эффективного гамильтониана Подход эффективного гамильтониана

1 . М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

  • Upload
    demont

  • View
    34

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Подход эффективного гамильтониана. 1 . М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961). 3 . H. Feshbach,, Ann. Phys. (New York) 5 (1958) 357 ; 19 (1962) 287. 4 . C. Mahaux, H.A. Weidenmuller, ( Shell-Model Approach to Nuclear - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

1. М. С. Лифшиц, ЖЭТФ (1957).2. U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961).3. H. Feshbach,, Ann. Phys. (New York) 5 (1958) 357; 19 (1962) 287.4. C. Mahaux, H.A. Weidenmuller, (Shell-Model Approach to Nuclear Reactions), North-Holland, Amsterdam, 1969.5. I.Rotter, Rep. Prog. Phys., 54, 635 (1991).6. S.Datta, (Electronic transport in mesoscopic systems) (1995).

7. S. Albeverio, et al J.Math. Phys. 37, 4888 (1996).8. Y.V. Fyodorov and H.-J. Sommers, J. Math. Phys. 38, 1918 (1997)

9. F. Dittes, Phys. Rep. (2002).10. Sadreev and I. Rotter, J.Phys.A (2003).11. J. Okolowicz, M. Ploszajczak, and I. Rotter, Phys. Rep. 374, 271(2003).12. D.V. Savin, V.V. Sokolov V.V., and H.-J. Sommers, PRE (2003). 13. Sadreev, J.Phys.A (2012).

• Coupled mode theory (оптика)H.A.Haus, (Waves and Fields in Optoelectronics) (1984).C. Manolatou, et al, IEEE J. Quantum Electron. (1999).S. Fan, et al, J. Opt. Soc. Am. A20, 569 (2003).S. Fan, et al, Phys. Rev. B59, 15882 (1999).W. Suh, et al, IEEE J. of Quantum Electronics, 40, 1511 (2004).

Bulgakov and Sadreev, Phys. Rev. B78, 075105 (2008).

Подход эффективного гамильтонианаПодход эффективного гамильтониана

Page 2: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

Coupled defect mode with propagating over waveguide light

Manolatou, et al, IEEE J. Quant. Electronics, (1999)

Page 3: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

Coupled mode theory

Одно модовый резонатор

Page 4: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

CMT• Х. Хаус, Волны и поля в оптоэлектронике

0

2

( )

, W=|a| .

i tin

out in

dai a kS e

dt

S CS a

Одно-модовый резонатор

22 2 2 2| |

2 | | | | | |out

dW d aa S a

dt dt

= 2 0

0

( ) exp( ), ( ) ,

, 2in

in

a t a i t i i a kS

i a kS

Инверсия по времени2 2

2 2| |2 | | | |

2 in

d a ka S

dt

2k

22 2 2 * *

2 2 2 2 * *

* * * * 2

2 2 2 * *

| || | | | 2 | | 2 ( ).

2 ,

2 | | | | | | ( ),

2 ( ) 2 | | ,

| | | | ( 1)( ) 2 |

in out in in

out in

out in in out in out

in in in out in out in

out in in out in out in

d aS S a a S aS

dt

a S CS

a S C S C S S S S

a S aS S S S S C S

S C S C S S S S C S

2 2 2| | | | |in outS S

1C

0( ) 2

2

i tin

out in

dai a S e

dt

S S a

Page 5: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

CMT• Много-модовый резонатор

IEEE J. Quantum Electronics, 40, 1511 (2004)40, 1511 (2004)

Page 6: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

Два порта, две моды

1 2 1 1 1 2

1 2 2 2

1 1; D= ; 0.5 ;

1 12 K D D

%CMT for transmission through resonator with two modesclear allE=-2:0.01:2;D=[sqrt(0.1) sqrt(0.25) sqrt(0.1) sqrt(0.25)];G=0.5*D'*D;H0=diag([-0.25 0.25]);H=H0-1i*G;for j=1:length(E)Q=E(j)*diag([1 1])-H;in=[1; 0];IN=1i*D'*in;A=Q\IN;;A1(j)=A(1); A2(j)=A(2);t(:,j)=-in+D*A;end

Page 7: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

T волновод с двумя резонаторами, Булгаков, Садреев, Phys. Rev. B84, 155304 (2011)

Page 8: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

'

1| | ' 2 | | '

0CCeff

eff B

C S C i C W W CE i H

H H i W W

W is matrix NxM where N is the number of eigen states of closed quantum system, M is the number of continuums (channels)

Page 9: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

1

1 1 1 1

1 1

1 1 1

1 1

1 11

1 11

1,

0

0 ;

( 0 ) 0,

( ) 1.

1,

0

1[ ] 1.

0

1

0

B CC

B B

B B B B

B B B

B B B B

B B B

B B B B

Beff

G H H HE i H

G G E i H V

G G V E H

E i H G V G

E H G V G

G V GE i H

G E H V VE i H

GE i H

,

,

21D box: ( ) sin ;

1 1

1Leads: the left: ( ) sin (1 );

2 | sin |

1 the right: ( ) sin ( );

2 | sin |

n

E L

E R

njj

N N

j k jk

j k j Nk

1 2 3 4

2 2

1 11

1 1 1 1 11

1 1 1 1 2 2 1 1 3 3 1 4 41

2 2 2

1 1 12 21 12 2

2

2 exp

1

0

1

0

1

0

1 ( / 2)1(1) (1) sin (1) (1)

0 0

exp( )

( )

B B

B B

B Bj j j j

t tm n m n

eff B C CC

W V VE i H

m W n dE m V E E V nE i E

dE m j j V j j E E j j V j j nE i E

EdE k dE

E i E E i E

t ik

H H t ik

S.Datta, (Electronic transport in mesoscopic systems) (1995).

Page 10: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

0

'

2

2

2

2

2

, 2

| |, | '

| , , |, < , |E',L>= ( ')

| , , |, < , |E',R>= ( ')

( , ) | , | . .

B L R

B n nnn

L

R

nC L R n

H H H H

H E n n n n

H dEE E L E L E L E E

H dEE E R E R E R E E

V dE V E C E C n C C

0

0 0 0

( ) ,

, ,

E H V

H E H E

0B CC leads

H H H V H V

1 10 0 0| ( 0 ) | |E i H V G V

1 10 0 0 [1 ( 0 ) ] | |или E i H V F

Уравнение Липпмана-Швингера

Проекционные операторы:2

2

| , , |; | |;C Bn

P dE E C E C P n n

0

| ,

| 0 ;

| ,

E L

E R

Page 11: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

| |

| |

| |

0 0

0 ;

0 0

L L

B B

R R

L L L B L R LB

B L B B B R BL BR

R L R B R R RB

P

P

P

P VP P VP P VP V

V P VP P VP P VP V V

P VP P VP P VP V

0

1 1 - 0

0

1 1 11 - 1 -

0 0 0

1 0 - 1

0

LBL

BL BRB B

RBR

VE i H

F V V VE i H E i H E i H

VE i H

1 10

|| ,

| | 0 | .

| , |

L

B

R

E L

F F

E R

1

1 1 1 11

1 G G ;

D1 1 1 1

1+

1;

0

LB BL LB LB BRL L L

BL BR

RB BL RB RB BRR R R

eff

V GV V V GVE H E H D E H

F V V

V GV V V GVE H E H D E H

GE i H

1 1 1 1[1 ] , , ;

1 1 1 1, [1 ] , ;

1 1, , ;

L LB BL LB BRL eff L eff

R LB BL LB BRL eff L eff

B BL BReff eff

V V E L V V E RE H E H E H E H

V V E L V V E RE H E H E H E H

V E L V E RE H E H

Page 12: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

S-matrix

' ' '

12 , | | ', ;

'0CC CC CB BCeff

r tS i E C V V C E

t rE i H

Basis of closed billiard

*

| |

12 ( , ) | | ( , )

0

B m

m nmn eff

H m E m

t i V E L m n V E RE i H

The biorthogonal basis

*'| ) | ), | )=| >, ( |=< | , ( | ')= ;

| )( |

, | | )( | ,2

0

eff

eff

H z

P

E L V V E Rt i

E i z

Page 13: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

c H.-W.Lee, Generic Transmission Zeros and In-Phase Resonances in Time-Reversal Symmetric Single Channel Transport, Phys. Rev. Lett. 82, 2358 (1999)

Page 14: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

2d case

Limit to continual case

L

R

2

1

2

1

mm' nn'p

p

, | |m',n'>= - ( , , ) ( ' ', ) exp( )

- ( , , ) ( ', ', ) exp( ) ;

( , , ) (1) ( ) ( ).

( , , ) ( ) ( ) ( ).

L

L

R

R

eff mn L L L L p

R R R R p

N

L L m n pj N

N

R R m x n pj N

m n H E W m n p W m n p ik

W m n p W m n p ik

W m n p v j j

W m n p v N j j

2 2

1 1

2

21, 2cos 2cos( ) 2 2cos( ) 2 ;1

cos( ) 1; /2, exp( ) cos( ) sin( ) ;

( , , ) (1) ( ) ( ) ( (1) (0))

C p pC C

p p p p p

eff B L L R R

N N

L L m n p m mj N j N

p pN E k k k

N N

k k ik k i k i

H H iW W iW W

W m n p v j j

0

( ) ( )

(0)( ) ( );

n p

L

n p

j j

dy y yx

Page 15: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

Matlab calculationNa=input('input length along transport Na=')Nb=input('input length cross to transport Nb=')Nin=input('input numerical position of the input lead Nin=')Nout=input('input numerical position of the output lead Nout=')NL=length(Nin); NR=length(Nout);vL=1; vR=vL; tb=1;%LeadsE=-2.9:0.011:1;HL=zeros(NL,NL); HL=HL-diag(ones(1,NL-1),1);HL=HL+HL';HL=HL-diag(sum(HL),0);for np=1:NLkpp=acos(-E/2+EL(np,np)/2);kp(np,1:length(E))=kpp;endHR=HL;%DotN=Na*Nb;HB=zeros(N,N); HB=HB-diag(ones(1,N-1),1)-diag(ones(1,N-Na),Na);HB(Na:Na:N-Na,Na+1:Na:N-Na+1)=0;HB=tb*(HB+HB');%Coupling matrixpsiBin=psiB(Nin,:); psiBout=psiB(Nout,:);WL=vL*psiBin'*psiL'; WR=vR*psiBout'*psiL';DB=diag(ones(Na*Nb,1));for j=1:length(E) g=diag(exp(i*kp(:,j)));gg=diag(sin(real(kp(:,j))).^0.5);WW=WL*g*WL'+WR*g*WR';Heff=diag(EB)-WW;QQ=DB*E(j)-Heff;PP=QQ^(-1);SS=2*i*(WL*gg)'*PP*WR*gg;t(n,j)=SS(1,1);psS=psiB*PP*WL;

Page 16: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

Datta’s site representation

Cv

21,, exp( )C N Cv z v ik

1, 0,

, 0,jC

j Nv

v j N

Page 17: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

Effective Hamiltonian for time-periodic case

1, 0,

, 0,jC

j Nv

v j N

For stationary case

Page 18: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

Волновая функция полубесконечного m-го провода

N=1

Page 19: 1 .  М. С. Лифшиц, ЖЭТФ ( 1957 ). 2 . U.Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961)

Numerical results N=1

m=-1, 0, 121 quasi energies

BS, J. Phys. C (1999): Критерий применимости теории возмущений 1M

H. Fukuyama, R. A. Bari, and H.C. Fogedby, PRB (1973).

vC=0.25