Abstract

Engineered optical waveguide structures with a controlled photon tunneling rate are shown to provide an experimentally accessible optical system to test universal features of dynamic control of quantum mechanical decay [Phys. Rev. Lett. 87, 270405 (2001)] . Examples of deceleration and acceleration of photon tunneling, as well as of suppression of fractional decay, are presented for a periodically curved waveguide coupled to a semi-infinite waveguide array.

© 2007 Optical Society of America

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Cited By

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Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Schematic of a curved waveguide side coupled to a semi-infinite array. (b) Quantum mechanical analogy. (c) Refractive index modulation of the array ( V a , tiny solid curve) and of the boundary waveguide ( V g , thick solid curve).

Fig. 2
Fig. 2

Acceleration of photon tunneling in a sinusoidally bent waveguide. (a) Grayscale image of light intensity distribution in the array; (b) behavior of light intensity trapped in the boundary waveguide, c 0 2 , versus propagation distance z. Inset: behavior of c 0 2 versus the effective interaction length Q for the curved waveguide (solid curve) and for the straight waveguide (dashed curve). Parameter values are: d n a = 0.0024 , d n g = 0.00272 , a 0 min = 16 μ m , a 0 max = 24 μ m , a = 11 μ m , Λ = 8 mm , and L = 12 cm . The corresponding values of Δ, Δ peak and σ are: Δ 0.6393 mm 1 , Δ peak 0.1323 mm 1 , and σ 1.24 mm 1 .

Fig. 3
Fig. 3

Deceleration of photon tunneling in a sinusoidally bent waveguide. Parameter values are: d n a = d n g = 0.0024 , a 0 min = 16 μ m , a 0 max = 22 μ m , a = 13 μ m , Λ = 6 mm , and L = 5 cm . The corresponding values of Δ, Δ peak , and σ are Δ 0.3405 mm 1 , Δ peak 0.1323 mm 1 , and σ = 0 .

Fig. 4
Fig. 4

Suppression of fractional decay. (a) and (b) images of light intensity patterns for the (a) straight, and for the (b) modulated waveguide. (c) Behavior of c 0 ( z ) 2 . Parameter values are as in Fig. 2, except for d n g = 0.0028 , corresponding to σ 1.5 .

Equations (9)

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i ψ z = 2 2 n s 2 ψ x 2 + V g ( x x 0 ( z ) ) ψ + V a ( x ) ψ ,
i c ̇ 0 = Δ 0 ( z ) c 1 + σ c 0 , i c ̇ 1 = Δ 0 ( z ) c 0 Δ c 2 ,
i c ̇ n = Δ ( c n + 1 + c n 1 ) ( n 2 ) ,
i c ̇ 0 = σ c 0 + ϵ ( z ) 2 Δ 2 Δ d ω g ( ω ) φ ( ω , z ) ,
i φ ̇ = ω φ + ϵ ( z ) g ( ω ) c 0 ,
g ( ω ) = Δ peak π Δ [ 1 ( ω 2 Δ ) 2 ] 1 4
c 0 ( z ) 2 exp [ R ( z ) Q ( z ) ] ,
R = 2 π n ϵ n 2 G ( σ + n Ω ) n ϵ n 2
a 0 ( z ) = ( a 0 max + a 0 min ) 2 + [ ( a max a min ) 2 ] cos ( 2 π z Λ ) ,

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