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변형된 미소 공동에서의 양자 혼돈에 관한 연구 = Study of quantum chaos in a deformed microcavity
서명 / 저자 변형된 미소 공동에서의 양자 혼돈에 관한 연구 = Study of quantum chaos in a deformed microcavity / 심정보.
저자명 심정보 ; Shim, Jeong-Bo
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2006].
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초록정보

The quadrupolar deformed microcavity(QDM) has attracted much attention due to its high cavity-Q factor and the high emission directionality. The question of how the directionality is determined is investigated. We also analyze the origin of the reqular specrum from QDM with well-defined free spectral ranges, which is hard to understand considering that the ray dynamics involved is chaotic. Our analysis is performed based on the numerical solution of quasieigen modes in QDM and we use `Boundary Element Method(BEM)' as the numerical algorithm. Our analysis indicates that the emission directionality is universally determined by the geometry of `the unstable manifold' which is formed in the classical dynamics. It manifests itself analogously in the Husimi plots of every high-Q mode, even though they have the totally different localizations of amplitude inside the cavity. The localization is rarely seen on the chaotic sea in the phase space, but `the scarred modes' which are localized on the unstable periodic orbits appear frequently. Such localizaiton plays an important role of making the spectrum regular with well defined free spectral ranges by providing the associated optical paths. For accurate comparison of our analysis with the result of the experiment, which is performed on the dye-jet microcavity at Seoul National Unvierty, we analyzed the effect of the high-order terms in multipolar expansion. As a result, we find that the transition to chaos in quadrupolar deformation can be slowed down by the effect arising from just a small amount of octupolar term.

사극자(quadurpole) 모양으로 변형된 미소공동(microcavity)은 높은 품질 계수(Q-factor)와 방출광의 높은 방향성때문에 연구자들의 관심을 끌어왔다. 본 논문에서는 사극자 미소공동에서의 방출광 방향성 결정 과정에 대해서 연구하였다. 또한 사극자 미소공동이 정규적인 스펙트럼의 근원에 대해서도 연구하였다. 이는 사극자 미소공동내부의 혼돈적 빛살 동력학을 고려했을때 직관적 이해가 힘든 부분이다. 본 연구를 위해서, 우리는 '경계요소법(Boundary Element Method:BEM)\'을 이용하여 수치적 해를 구하여 분석하였다. 분석을 통해서, 사극자 미소공동의 방출광 방향성은 고전역학적으로 형성되는 동역학의 '불안정 다면체(unstable manifold)'에 의해서 보편적으로 결정됨을 보였다. 모든 높은 품질 계수 모드(high-Q mode)는 공동내에서 가지는 국소화 양상이 다름에도 불구하고, husimi plot을 통해 불안정 다면체의 형태를 드러낸다. 모드의 국소화는 위상공간의 혼돈영역에서는 잘 나타나지 않으며, 상흔 모드의 형태로 잘 나타난다. 여기서 상흔 모드란 고전 역학적인 불안정 궤도에 모드의 국소화가 존재하는 모드를 말한다. 이러한 국소화는 광경로를 제공함으로써 정규적 스펙트럼을 만드는 데 중요한 역할을 한다. 또한 본연구의 분석내용과 서울대학교 양자광학그룹의 dye-jet 장치를 통한 실험결과와의 비교를 위해, 우리는 고차의 다극자 전개항 효과에 대해서 분석하였다. 그 결과로 사극자 변형을 통한 혼돈으로의 전이가 작은 양의 팔극자 항에 의해서 지연될 수 있음을 보이고, 이를 통하여 실험결과와의 일치성을 높일 수 있었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DPH 06022
형태사항 viii, 67 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Jeong-Bo Shim
지도교수의 한글표기 : 이해웅
지도교수의 영문표기 : Hai-Woong Lee
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 물리학과,
서지주기 참고문헌 : p. 64-67
주제 미소공동레이저
양자 혼돈
Microcavity laser
quantum chaos
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