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Datei:Microcavity dynamics.gif

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Microcavity_dynamics.gif (360 × 223 Pixel, Dateigröße: 1,29 MB, MIME-Typ: image/gif, Endlosschleife, 215 Bilder)

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Beschreibung

Beschreibung
English: Transfer matrix simulation of the dynamic of the electric field when a pulse is shone on a microcavity (in this case a Bragg reflector with a defect in the middle). Most of the pulse is reflected straight away, but the frequencies resonant with the cavity couple to it and the energy is stored in the confined mode. The cavity then relaxes exponentially with a time constant that depends on the Q-factor of the resonance.
Datum
Quelle https://twitter.com/j_bertolotti/status/1075341329817853952
Urheber Jacopo Bertolotti
Genehmigung
(Weiternutzung dieser Datei)
https://twitter.com/j_bertolotti/status/1030470604418428929

Mathematica 11.0 code

c = 3 10^8; (*speed of light*)
M[n_, k_, d_] := {{Cos[n k d], I c/n Sin[n k d]}, {I n/c Sin[n k d], Cos[n k d]}}; (*transfer matrix*)
Mi[n_, k_, d_] := {{Cos[d k n], -((I c Sin[d k n])/n)}, {-((I n Sin[d k n])/c), Cos[d k n]}}; (*Inverse of a transfer matrix*)
t[m_, n0_, n2_] := (2 n0/c)/(n2/c m[[1, 1]] - (n0 n2)/c^2 m[[1, 2]] - m[[2, 1]] + n0/c m[[2, 2]]); (*transmission coefficient*)
d = 1 10^-6; (*layer thickness in m*)
dim = 6; (*number of layers in the Bragg mirror*)
s = Join[Table[1., 50], Table[If[EvenQ[j], 1., 2.], {j, 1, dim}], {1, 1}, Table[If[EvenQ[j], 1., 2.], {j, 1, dim}], Table[1., 50]] ;(*Reflective indices of each layer (including some space to show the pulse arrive*)
dim = Dimensions[s][[1]];
source = E^(-(1/2) (w - w0)^2 \[Sigma]^2) /. {w0 -> 2.185 10^15, \[Sigma] -> (10 10^-6)/c, a -> 10^12};
nstep = 2000;
\[Omega]min = 1.9 10^15;
\[Omega]max = 2.8 10^15;
sourcel = Table[source, {w, \[Omega]min, \[Omega]max, (\[Omega]max - \[Omega]min)/nstep}];
trasm = Reap[ For[\[Omega] = \[Omega]min, \[Omega] <= \[Omega]max, \[Omega] = \[Omega] + (\[Omega]max - \[Omega]min)/nstep,
tm = Apply[Dot, Table[M[s[[j]], \[Omega]/c, d], {j, 1, dim}]];
      Sow[N[t[tm, 1, 1]] ];
      ];][[2, 1]];
field = trasm*sourcel; (*Field at the last interface*)
sexpand = 5; (*increase spatial resolution*)
s2 = Flatten@Table[Table[s[[j]], sexpand], {j, 1, dim}];
freq = Table[j, {j, \[Omega]min, \[Omega]max, (\[Omega]max - \[Omega]min)/nstep}];
fn = Transpose[{field, field/c}];
tmp0 = fn;
ssm = Reap[For[i = dim*sexpand, i > 0, i--,
      tmp = Table[((Mi[s2[[i]], freq/c, d/sexpand])[[All, All, j]].tmp0[[j]]), {j, 1, nstep}];
      Sow[tmp[[All, 1]]];
      tmp0 = tmp;
      ];][[2, 1]];
fssm = Map[Fourier, ssm]; 
p1 = Table[
   ListPlot[{Re@Reverse@fssm[[All, -j]], Abs@Reverse@fssm[[All, -j]], -Abs@Reverse@fssm[[All, -j]]}, PlotRange -> {-7, 7}, Joined -> True, Axes -> False, PlotStyle -> {Directive[Orange], Directive[Thick, Black], Directive[Thick, Black]}, Epilog -> {Dashed, Black, Thick, Line[{{50*sexpand, -3}, {50*sexpand, 3}}], Line[{{64*sexpand, -3}, {64*sexpand, 3}}], Text[Style["Microcavity", Medium, Bold], 57*sexpand,         5}]} ], {j, -15, 200, 1}];
ListAnimate[Drop[p1, {16}], 10]

Lizenz

Ich, der Urheber dieses Werkes, veröffentliche es unter der folgenden Lizenz:
Creative Commons CC-Zero Diese Datei wird unter der Creative-Commons-Lizenz CC0 1.0 Verzicht auf das Copyright zur Verfügung gestellt.
Die Person, die das Werk mit diesem Dokument verbunden hat, übergibt dieses weltweit der Gemeinfreiheit, indem sie alle Urheberrechte und damit verbundenen weiteren Rechte – im Rahmen der jeweils geltenden gesetzlichen Bestimmungen – aufgibt. Das Werk kann – selbst für kommerzielle Zwecke – kopiert, modifiziert und weiterverteilt werden, ohne hierfür um Erlaubnis bitten zu müssen.

Diese Datei, die ursprünglich auf https://twitter.com/j_bertolotti/status/1030470604418428929 veröffentlicht wurde, wurde am 21. Dezember 2018 vom vertrauenswürdigen Benutzer Ronhjones geprüft, welcher bestätigt, dass die Datei am angegebenen Tag unter der genannten Lizenz verfügbar war.

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