Localização de Anderson da Luz: forte dependência com ângulo de incidência

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Xavier, Mário César Soares
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Física
Programa de Pós-Graduação em Física
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/14055
Resumo: Anderson localization of light in 3D (true Anderson localization) is an open research frontier in science that shows prospects of completely new optical phenomena, which might one day result in important photonics devices. However, direct observation of localization has shown to be difficult and elusive. Instead, we propose a strategy of observing the phase transition to localization by means of a set of specifically designed experiments. We demonstrate that the outcome of these experiments is completely different than expected in the diffusive regime and can be explained by the onset of localization. This work studies the transport of light for different incidence angles in a strongly disordered optical medium composed by core-shell nanoparticles (TiO2@Silica) suspended in ethanol solution. A decrease of optical conductance and an increase of absorption near the input border are reported when the incidence angle is increased. We associated this anomalous behavior to an increase of the density of localized states (localization increase) near the input border, which could be explained by a large increase of internal reflection with the incidence angle, which in turn would be a direct consequence of the enhancement of the effective refractive index near the input border by localization itself. The specular reflection, measured for the photons that enter the sample, is considerably lower than the effective internal reflection undergone by the coherently backscattered photons in the exact opposite direction, indicating a non-reciprocal propagation of light (mirror-symmetry breaking). This study represents a novel approach in order to understand the complex physics involved in a strongly disordered optical medium at the critical regime of approaching localization.
id UFPB-2_2eb8c3141acf44b1ae5fffbf6b146570
oai_identifier_str oai:repositorio.ufpb.br:123456789/14055
network_acronym_str UFPB-2
network_name_str Repositório Institucional da UFPB
repository_id_str
spelling Localização de Anderson da Luz: forte dependência com ângulo de incidênciaFotônica em meios desordenadosLocalização de Anderson da luzQuebra de simetria de paridadeMédios ópticos fortemente desordenadosEspalhamento múltiploNanopartículas de núcleo-cascaPhotonics in disordered mediaAnderson localization of lightMirrorsymmetry breakingMultiple scatteringStrongly disordered optical mediaCore-shell nanoparticlesCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAAnderson localization of light in 3D (true Anderson localization) is an open research frontier in science that shows prospects of completely new optical phenomena, which might one day result in important photonics devices. However, direct observation of localization has shown to be difficult and elusive. Instead, we propose a strategy of observing the phase transition to localization by means of a set of specifically designed experiments. We demonstrate that the outcome of these experiments is completely different than expected in the diffusive regime and can be explained by the onset of localization. This work studies the transport of light for different incidence angles in a strongly disordered optical medium composed by core-shell nanoparticles (TiO2@Silica) suspended in ethanol solution. A decrease of optical conductance and an increase of absorption near the input border are reported when the incidence angle is increased. We associated this anomalous behavior to an increase of the density of localized states (localization increase) near the input border, which could be explained by a large increase of internal reflection with the incidence angle, which in turn would be a direct consequence of the enhancement of the effective refractive index near the input border by localization itself. The specular reflection, measured for the photons that enter the sample, is considerably lower than the effective internal reflection undergone by the coherently backscattered photons in the exact opposite direction, indicating a non-reciprocal propagation of light (mirror-symmetry breaking). This study represents a novel approach in order to understand the complex physics involved in a strongly disordered optical medium at the critical regime of approaching localization.NenhumaA Localização da luz em um sistema tridimensional, 3D, (a verdadeira localização de Anderson) é uma fronteira aberta de pesquisa na ciência que mostra perspectivas completamente novas dos fenômenos óticos, o qual poderá abrir uma nova linha para fabricar dispositivos fotônicos avançados. No entanto, a observação direta da localização da luz tem resultado difícil de alcançar. Por esta razão, propusemos uma estratégia para observar a face de transição à localização através de um conjunto de experimentos em função do ângulo de incidência. Os resultados obtidos nestes experimentos são completamente diferentes aos esperados no regime de difusão clássico e estes poderiam ser resultados do transporte anômalo da luz no regime de transição a localização. Neste trabalho estudamos o transporte da luz para diferentes ângulos de incidência em um meio ótico fortemente desordenado composto por nanopartículas de núcleo-casca (TiO2@Silica) suspensas em etanol. Uma diminuição da condutância ótica e um aumento de absorção perto da borda de entrada são observados quando o ângulo de incidência foi aumentado. Esse comportamento anômalo foi associado a um aumento da densidade de estados localizados (aumento de localização) perto da borda de entrada, o que poderia ser explicado por um grande aumento da reflexão interna com o ângulo de incidência, que por sua vez seria uma consequência direta do incremento do índice de refração efetivo perto da borda de entrada devido ao próprio fenômeno de localização. A reflexão especular, medida para os fótons que entram na amostra, é consideravelmente menor do que a reflexão interna efetiva medida para os fótons retroespalhados coerentemente na direção exatamente oposta, indicando uma propagação não-recíproca da luz (quebra da simetria de espelho ou paridade). Este estudo representa uma nova abordagem para entender a complexidade da física envolvida neste meio ótico fortemente desordenado no regime crítico de transição à localização.Universidade Federal da ParaíbaBrasilFísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPBVillar, Ernesto Jimenezhttp://lattes.cnpq.br/8314011723281979Xavier, Mário César Soares2019-04-18T19:02:49Z2019-04-182019-04-18T19:02:49Z2018-07-06info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/14055porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2019-04-19T06:01:52Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/14055Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462019-04-19T06:01:52Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
dc.title.none.fl_str_mv Localização de Anderson da Luz: forte dependência com ângulo de incidência
title Localização de Anderson da Luz: forte dependência com ângulo de incidência
spellingShingle Localização de Anderson da Luz: forte dependência com ângulo de incidência
Xavier, Mário César Soares
Fotônica em meios desordenados
Localização de Anderson da luz
Quebra de simetria de paridade
Médios ópticos fortemente desordenados
Espalhamento múltiplo
Nanopartículas de núcleo-casca
Photonics in disordered media
Anderson localization of light
Mirrorsymmetry breaking
Multiple scattering
Strongly disordered optical media
Core-shell nanoparticles
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
title_short Localização de Anderson da Luz: forte dependência com ângulo de incidência
title_full Localização de Anderson da Luz: forte dependência com ângulo de incidência
title_fullStr Localização de Anderson da Luz: forte dependência com ângulo de incidência
title_full_unstemmed Localização de Anderson da Luz: forte dependência com ângulo de incidência
title_sort Localização de Anderson da Luz: forte dependência com ângulo de incidência
author Xavier, Mário César Soares
author_facet Xavier, Mário César Soares
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Villar, Ernesto Jimenez
http://lattes.cnpq.br/8314011723281979
dc.contributor.author.fl_str_mv Xavier, Mário César Soares
dc.subject.por.fl_str_mv Fotônica em meios desordenados
Localização de Anderson da luz
Quebra de simetria de paridade
Médios ópticos fortemente desordenados
Espalhamento múltiplo
Nanopartículas de núcleo-casca
Photonics in disordered media
Anderson localization of light
Mirrorsymmetry breaking
Multiple scattering
Strongly disordered optical media
Core-shell nanoparticles
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
topic Fotônica em meios desordenados
Localização de Anderson da luz
Quebra de simetria de paridade
Médios ópticos fortemente desordenados
Espalhamento múltiplo
Nanopartículas de núcleo-casca
Photonics in disordered media
Anderson localization of light
Mirrorsymmetry breaking
Multiple scattering
Strongly disordered optical media
Core-shell nanoparticles
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
description Anderson localization of light in 3D (true Anderson localization) is an open research frontier in science that shows prospects of completely new optical phenomena, which might one day result in important photonics devices. However, direct observation of localization has shown to be difficult and elusive. Instead, we propose a strategy of observing the phase transition to localization by means of a set of specifically designed experiments. We demonstrate that the outcome of these experiments is completely different than expected in the diffusive regime and can be explained by the onset of localization. This work studies the transport of light for different incidence angles in a strongly disordered optical medium composed by core-shell nanoparticles (TiO2@Silica) suspended in ethanol solution. A decrease of optical conductance and an increase of absorption near the input border are reported when the incidence angle is increased. We associated this anomalous behavior to an increase of the density of localized states (localization increase) near the input border, which could be explained by a large increase of internal reflection with the incidence angle, which in turn would be a direct consequence of the enhancement of the effective refractive index near the input border by localization itself. The specular reflection, measured for the photons that enter the sample, is considerably lower than the effective internal reflection undergone by the coherently backscattered photons in the exact opposite direction, indicating a non-reciprocal propagation of light (mirror-symmetry breaking). This study represents a novel approach in order to understand the complex physics involved in a strongly disordered optical medium at the critical regime of approaching localization.
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018-07-06
2019-04-18T19:02:49Z
2019-04-18
2019-04-18T19:02:49Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/14055
url https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/14055
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Física
Programa de Pós-Graduação em Física
UFPB
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Física
Programa de Pós-Graduação em Física
UFPB
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFPB
instname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron:UFPB
instname_str Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron_str UFPB
institution UFPB
reponame_str Repositório Institucional da UFPB
collection Repositório Institucional da UFPB
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
repository.mail.fl_str_mv diretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.br
_version_ 1863379005301850112