Fano-control of localized and nonlocalized nonlinear response
Lokolize ve lokalize olmayan doğrusal olmayan sinyalin fano kontrolü
- Tez No: 651843
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET EMRE TAŞGIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Metal nanopartikül-kuantum yayıcı dimerler ile etkileşim halinde doğrusal olmayan ortamın tepkisi araştırılmıştır. İlk olarak, bir sıcak noktada gerçekleşen yerel doğrusal olmayan süreçlerin kontrolünü incelenmiştir. Bu tür yerel Fano rezonanslar, doğrusal olmayan yanıtı iki şekilde kontrol edebilir.(i) Doğrusal Fano rezonans, sıcak nokta alanını geliştirerek doğrusal olmayan sinyalin artmasına neden olabilir.(ii) Doğrusal olmayan bir Fano rezonans, sıcak noktayı güçlendirmeden doğrusal olmayan sinyali geliştirebilir. Burada, ikincisini, yani durum (ii)'yi kullanılmıştır. Analitik model ile kararlı durumlarda doğrusal ve doğrusal olmayan sinyal için sonuçlar elde ettik. Bu sonuçlarda ikinci harmonik üretim (SHG) sürecinin geliştirilmesi ve bastırılması gösterilmiştir. Ayrıca Maxwell denklemlerinin sayısal çözümü ile elde edilen sonuçlarımız sonlu fark zaman alanı (FDTD) simülasyonları ile karşılaştırıldı. Analitik model tarafından tahmin edilen SHG sinyalinin bastırılmasını FDTD simülasyonları ile gösterilmiştir. Baskılanma, kuantum yayıcının (QE) seviye aralığı SH frekansıyla eşleşecek şekilde seçilirse gerçekleşir, yani $\omega_{eg}$. Böyle bir fenomen, doğrusal olmayan kayıpları önlemek için kullanılabilir. İkinci olarak, yerel olmayan süreçleri, yani sıcak noktalarda meydana gelen Fano-kontrolünü inceliyoruz. Sıcak noktalardaki yerel doğrusal olmayan süreçlerin kontrolü, literatürde kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Bununla birlikte, geleneksel frekans dönüştürücü doğrusal olmayan kristaller, tüm kristal boyunca frekans dönüşümü yaparlar. Bu nedenle, burada, frekans dönüştürme işleminin doğrusal olmayan bir kristalin gövdesi boyunca gerçekleştiği durumu inceliyoruz. Metal nanopartikül-kuantum yayıcı dimerleri, engelleyici dönüşüm yolları sunarak, kristal gövde boyunca gerçekleşen aşağı dönüşüm sürecini kontrol eder. Dimerler etkileşim merkezleri gibi davranırlar. Zayıf etkileşim güçlerinde, yerelleştirme etkilerinden kaynaklanan artışın yanı sıra, 2 dereceli bir artışın mümkün olduğunu gösterilmiştir. Bu faktör, alan lokalizasyonu nedeniyle meydana gelen artış ile çarpılır. Bulgularımız ayrıca, QE'lerin seviye aralıklarını elektrik alan ile kontrol edilmesi doğrusal olmayan dönüşüm için bir anahtar mekanizmasının mümkün olduğunu gösterir.
Özet (Çeviri)
We investigate the response of nonlinear media interacting with metal nanoparticle-quantum emitter dimers. First, we study the controll of local nonlinear processes taking place in a hot-spot. Fano resonances can control nonlinear response in two ways. (i) A linear Fano resonance can enhance the hot spot field, resulting in an enhanced nonlinear signal. (ii) A nonlinear Fano resonance can enhance the nonlinear signal also without enhancing the hot spot. Here, we utilize the latter one, i.e., case (ii). On a basic analytical model, we obtain the steady state solutions for the linear and nonlinear response. We demonstrate the enhancement and suppression of the second harmonic generation (SHG) process. We also compare our results with the numerical solutions to Maxwell equations via finite difference time domain (FDTD) simulations. Most importantly, we demonstrate the suppression of SHG process by utilizing the FDTD simulations which is predicted by the analytical model. The suppression takes place if the level-spacing of the quantum emitter (QE) is chosen to match the SH frequency, i.e., Weg. Such a phenomenon can be utilized for preventing nonlinear losses. Second, we study the Fano-control of nonlocal processes, i.e., the ones taking place out of the hot spots. The Fano control of local nonlinear processes in the hot spots has already been studied extensively in the literature. Conventional frequency converters, however, operate throughout the crystal body. Thus, here we study the case where the frequency conversion process takes place along the body of a nonlinear crystal. Metal nanoparticle-quantum emitter dimers control the down-conversion process, taking place throughout the crystal body, via introducing interfering conversion paths. Dimers behave as interaction centers. We show that 2 orders of magnitude enhancement is possible at weak interaction strengths, on top of the enhancement due to localization effects. That is, this factor multiplies the enhancement taking place due to the field localization. Our findings also provide a switch mechanism for the nonlinear conversion via voltage tuning the level spacing of QEs.
Benzer Tezler
- Fano control of plasmonic double-resonant systems
Plazmonik çift çınlamalı sistemlerde fano kontrolü
SELEN POSTACI
Doktora
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPAN BEK
DOÇ. DR. MEHMET EMRE TAŞGIN
- Kuantum plazmonik kontrollü olağandışı optik geçirgenlik
Quantum plasmonic control of extraordinary optical transmission
HIRA ASIF
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RAMAZAN ŞAHİN
- High-speed bidirectional fano algorithm implementation
Yüksek süratli ve çift yönlü fano algoritma uygulaması
ÖZGÜR ATEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBahçeşehir ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAŞKIN KOÇAK
- Colloidal photonics of semiconductor nanocrystals: From polarized color conversion to efficient solar concentration
Yarıiletken nanokristallerin koloidal fotoniği: Polarize renk dönüşümünden verimli güneş ışığı yoğunlaştırılmasına
KIVANÇ GÜNGÖR
Doktora
İngilizce
2018
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Grup IV nitrürlerin fotonik ve kuantum plazmonik uygulamaları
Photonic and quantum plasmonic application of group IV nitrides
ASLI GENÇASLAN
Doktora
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RAMAZAN ŞAHİN