Transition dynamics of single- and double Josephson junctions formed by spatially coupled soliton and surface plasmons
Uzamsal etkileşim içinde bulunan soliton ve yüzey plazmonlarının oluşturduğu tek ve çift Josephson eklemlerinin geçiş dinamiği
- Tez No: 473049
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KAAN GÜVEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Bu tez çalışmasında uzaysal olarak etkileşim içinde bulunan soliton ve yüzey plazmonları arasındaki foton geçişleri ve bu geçişlerin oluşturduğu Josephson ekleminin dinamiği incelenmiştir. Bu geçişin dinamiği uzaysal etkileşime yapılan kipleme sayesinde lineer olmayan Landau-Zener ve Rosen-Zener geçişlerine benzer olduğu kadar bunlardan farklı özellikler de göstermektedir. Soliton ve plazmon arasındaki etkileşimin soliton genliğine olan bağımlılığı sağlanan geçişin özelliklerinde belirgin olgular ortaya çıkaran içsel bir dinamik sağlamaktadır. Fraksiyonel popülasyon oransızlığı ve bağıl faz terimlerini kullanarak sistemin dinamiği Josephson eklemi olarak ele alınabilir. Bu sayede optik soliton ve yüzey plazmonu arasında tam bir popülasyon transferi gerçekleşebilir. Sistemi yönlendiren esas denklemler doğrusal olmayan Schrödinger denklemi özellikleri göstermektedir ve Schrödinger denklemlerinin özdeğer analizi plazmonik sistemin sabit noktalarının bulunmasına ışık tutmaktadır. Böylelikle de sitemin denge analizi yapılabilmektedir. Uzaysal kipleme periyodik olarak tasarlandığında bu tarzda olan Josephson eklemleri Shapiro çınlamalarına benzeyen kararlı yapıda çınlama durumlarının ortaya çıkmasına neden olabilmektedir. Harici bir periyodik alanın varlığında bu tarz çınlama durumlarının denge analizi de yapılacaktır. Solitonun kendi yörüngesinin iki tarafında konumlanan yüzey plazmonlarıyla girdiği uzaysal etkileşim ikili Josephson eklemini oluşturur. Bu üç katmanlı sistem çöküş-canlanış, donuk bir soliton aracılığı ile plazmon-plazmon etkileşimi gibi zengin dinamiği olan özel durumlara neden olabilir. Tekli Josephson eklemindeki gibi uzaysal kiplemelerin de eklenmesiyle bu kiplemenin sistem dinamiği üzerindeki etkileri incelenecektir. Ayrıca uygulanabilirliği olan gerçekçi materyallerin ve bunların oluşturduğu sistem parametrelerinin incelenmesiyle algılayıcı uygulamalarında kullanılmak üzere bulgusal tasarımların analizi yapılacaktır.
Özet (Çeviri)
This thesis work investigates the crossing dynamics of photons between spatially coupled co-propagating soliton and surface-plasmon, which constitute a type of photonic Josephson junction. By introducing modulations to the spatial coupling, the crossing dynamics exhibit features similar as well as different to that of nonlinear Landau-Zener or Rosen-Zener type transitions. The dependence of the coupling to the soliton amplitude provides an inherent dynamic which may manifest distinct features in the transition characteristics. The dynamics of the system which is formulated as a Josephson junction is investigated by introducing fractional population imbalance and the relative phase variables. A full population conversion between optical soliton and surface plasmon is achieved. The governing equations of the system represents a set of nonlinear Schrödinger equations, and the eigenvalue analysis of these equations sheds light on the behaviour of the fixed points of the system, herewith the stability analysis will be investigated. Under a spatial periodic modulation, this type of Josephson junction may exhibit driven resonance states similar to Shapiro resonances. The stability of these resonances will be investigated in the presence of an external periodic field. The double Josephson junction is formed by coupling the soliton spatially to two surface-plasmons which reside on either side of the soliton propagation axis, respectively. This three-state system may provide rich dynamics with features like collapse-revival and plasmon-plasmon coupling via a frozen soliton state. By introducing spatial modulations, further dynamical effects will be explored. Heuristic designs are analyzed for sensor applications by investigating realistic materials and associated parameters.
Benzer Tezler
- A coarse grained model of DNA and supercoiling dynamics
Düşük çözünürlüklü bir DNA modeli ve süpersarmallanma dinamikleri
MURAT ÖZTURK
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
BiyofizikKoç ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. MEHMET SAYAR
YRD. DOÇ. ALKAN KABAKÇIOĞLU
- Electro-magnetic properties and phononic energy dissipation in graphene based structures
Grafen tabanlı yapılarda elektronik-manyetik özellikler ve fononik enerji yitimi
HALDUN SEVİNÇLİ
Doktora
İngilizce
2008
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. SALİM ÇIRACI
- Metropolde çeşitlenen hanehalkları ve konut
Diversified households in metropolis and housing
NİLAY ÜNSAL GÜLMEZ
Doktora
Türkçe
2008
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TÜRKAN ULUSU URAZ
- Bataryalarda empedans analizine dayalı doluluk oranı, sağlamlık ve fonksiyonellik takibi yöntemlerinin geliştirilmesi
On the compatibility of electric equivalent circuit models for enhanced flooded lead acid batteries based on electrochemical impedance spectroscopy
ZİYA CAN AKSAKAL
Doktora
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACI OSMAN ALTUĞ ŞİŞMAN
- Crystal structure prediction and ammonia dynamics in strontium ammine complex
Stronsiyum amin kompleksinin kristal yapı tahmini ve amonyak dinamiğinin analizi
MEHMET ÇANKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADEM TEKİN