Tesis doctorales - Doktoretza tesiak

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http://hdl.handle.net/2454/14788

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Browsing Tesis doctorales - Doktoretza tesiak by Subject "Absorción coherente perfecta"

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    PublicationOpen Access
    Gain and loss in quantum optical systems
    (2024) Hernández Martínez, Osmery; Liberal Olleta, Íñigo; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektriko eta Elektronikoaren eta Komunikazio Ingeniaritzaren
    Las pérdidas solían considerarse una némesis en la óptica, que siempre debía evitarse o compensarse. En cambio, la ganancia supondría un recurso valioso, permitiendo mitigar las pérdidas y aumentar la potencia de la señal. Sin embargo, la investigación ha difuminado dichos límites, demostrando que el papel de ambas no puede catalogarse simplemente de esta manera. Por ejemplo, las pérdidas dan acceso a efectos no lineales en dispositivos lineales, y la ganancia lineal introduce ruido adicional en un sistema cuántico. Es indiscutible que sus roles en la óptica cuántica no pueden ignorarse, y este es el camino que sigue esta tesis doctoral. En primer lugar, se presenta un método general para calcular las relaciones entrada-salida en cualquier dispositivo lineal con pérdidas de N puertos. El método, basado en la descomposición en valores singulares (SVD, por sus siglas en inglés), permite analizar la interferencia cuántica en el dispositivo y, al mismo tiempo, proporciona una imagen intuitiva de su principio de funcionamiento clásico. La aplicabilidad del método se demuestra aplicándolo al análisis diferentes dispositivos recíprocos y no recíprocos. En particular, el uso de este procedimiento basado en SVD para analizar la interferencia cuántica en un divisor de potencia Wilkinson (WPD, por sus siglas en inglés) revela fenómenos interesantes en el dispositivo. Se demuestra teóricamente que los WPDs dan acceso a transformaciones de estado cuántico de absorción coherente perfecta (CPA, por sus siglas en inglés) en redes CPA de dimensiones reducidas y un menor número de elementos, lo que podría contribuir a disminuir el tamaño y la complejidad en redes ópticas. Además, simulaciones numéricas realizadas sugieren que los WPD pueden diseñarse en una plataforma de silicio sobre aislante aprovechando las pérdidas radiativas. También se investigan sistemas ópticos balanceados con ganancia y pérdidas. En particular, se propone un método que identica los modos propios cuánticos fotónicos de la evolución espacial en guías de onda acopladas ganancia-pérdida, indicando que las estadísticas asociadas podrían medirse utilizando técnicas estándares de detección. De este modo, se estudia la generación de ruido en diferentes guías de onda acopladas, enfatizando su relación con la naturaleza lineal o no lineal del mecanismo de ganancia/pérdida. La existencia de puntos de transición de fase en la estructura de los valores/vectores propios, la posibilidad de que mecanismos de ganancia y pérdida de distinta naturaleza se compensen entre sí, y las propiedades no triviales de las uctuaciones del sistema son algunos de los resultados del estudio presentado, contribuyendo así a una mejor comprensión de los sistemas cuánticos no hermitianos. Por último, pero no por ello menos importante, se presentan resultados relevantes asociados a la teoría de la dispersión. El teorema óptico generalizado se utiliza para derivar los límites superiores de la sección transversal de retrodispersión con polarización cruzada de sistemas integrados con un plano de masa. Además, se identifican estrategias viables para diseñar estos retrodispersores basados en sistemas de dispersión altamente directivos.