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轴对称回音壁谐振器的矢量微扰理论

DOI：10.1103/PhysRevA.99.013810 期刊：Physical Review A 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 我们提出了一种针对由各向同性和各向异性光学材料制成的轴对称（通常为非球形）回音壁谐振器的矢量微扰理论。该理论基于对独立光场分量耦合方程主导项的分析（这些方程源自麦克斯韦方程组及真实边界条件），并以回音壁模式（WGMs）在谐振器边缘附近受方位模数m控制的强局域化为分析前提。该理论给出了包含倏逝效应的WGM频率和模态函数的高精度表达式。该理论的重要应用之一是分析实验中观测到的各向异性谐振器内WGM共振的反交叉现象，我们推导了反交叉过程中频率避让间隙的简易关系式，并与铌酸锂基WGM谐振器的实验数据进行了对比。研究还表明，矢量效应会显著限制标量WGM模型的适用范围。
作者： B. Sturman，E. Podivilov，C. S. Werner，I. Breunig
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为轴对称回音壁谐振器建立矢量微扰理论，以分析各向同性与各向异性材料中的回音壁模式频率、模态函数及反交叉现象。

研究成果

矢量微扰理论为各向同性和各向异性谐振腔中的回音壁模式频率及模态函数提供了精确表达式，成功预测了反交叉行为与回避间隙，该预测已获实验数据验证。该理论揭示了标量模型的局限性，并为分析回音壁模式谐振腔中的矢量效应提供了稳健框架。

研究不足

该理论仅适用于轴对称谐振器，并假设回音壁模式（WGMs）具有强局域性；未考虑非轴对称扰动或超出m^{-5/3}的高阶修正。实验对比基于LiNbO3等特定材料，该方法可能不适用于所有谐振器形状或材料。

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