Metaanyag-optika

[api]

Konkréten milyen tulajdonságai vannak ennek a metaanyagnak?

[G.Á]

Alapvetően hasonló rendszer realizálásáról van szó, mint a 2018/29.-es Ortvay feladatban, csak itt olyan rendszerről van szó, amelyikben mindkét átmenetre vonatkozóan populáció inverziót alakítanak ki.

Ekkor, ha a paraméterek (vagyis a közép-frekvencia és a frekvenciakülönbség) egy, egyébként igen szűk paramétertartományba esik, akkor teljesülni fog, hogy a középfrekvencia körüli impulzusok csoportsebessége negatív legyen.
Ha a törésmutató a releváns tartományban egy körüli, akkori a reflexiók is elhanyagolhatóak.

Ami az intuíciónknak ellentmond, az persze az a tény, hogy míg a közönséges közegek esetén a hullámcsomagok aszimptotikusan késést szenvednek el, addig ebben az esetben előrehaladnak. Ez a szuperluminaritás látszatát kelti.

Az értelmezéshez figyelembe kell venni, hogy:
1) a negatív csoportsebesség csak viszonylag szűk frekvenciatartományon tud teljesülni, ezért a bemenő impulzus nem lehet éles levágású.
2) a populáció inverzió révén a közeg csak a hullámcsomagnak azt a részét tudja erősíteni, ami már "bent van" a közegben.

További animációk és linkek elérhetőek pl itt:

[api]

Aha!
Akkor a rendszer látszólag anticipatív mivolta matematikailag ugyanolyan okból ered, mint amiről R. Hagedorn híres párbeszéde szól (Gnadig Péter: Bevezetés a disztribúcióelméletbe c. könyvének végén is olvasható).
Jók ezek a példák, mert a meglepetés erejével helyreteszik az ösztönös intuíciónkat.