Anderson localization of light in two dimensions

dc.contributor.advisor1Bachelard, Romain Pierre Marcel
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4344589799192534
dc.contributor.authorFuzita, Alexandre Jitsuo
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/0065437538015003
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-7445-8047
dc.date.accessioned2025-04-08T17:42:09Z
dc.date.issued2025-02-24
dc.description.abstractAnderson localization is a physical phenomenon that occurs when waves propagate in disordered media. However, there is no conclusive observation of the existence of electromagnetic wave localization in three dimensions, most likely due to its vectorial nature. Interestingly, two-dimensional media possess both scalar and vector scattering channels for light, with localization in the former, and absence of localization in the latter where polarization effects must be taken into account. One characteristic of Anderson localization is the decay of the dimensionless conductance (also called Thouless number) with the system size ,according to the so-called scaling theory. For example, in a 2D dense system the vector channel has a conductance nearly constant with respect to the size of the system, whereas the scalar channel present an exponential decay. This work is devoted to studying the influence of the near-field and polarization coupling terms in the transport of 2D systems, in the limit of low density and large size. Indeed, the polarization-coupling term which prevent light localization in the vector channel is expected to be very weak, so localization may occur in this limit. We consider a two-dimensional circular cloud of point-like scatterers in a two-dimensional vacuum. Numerical simulations are realized to study the conductance as the system size increases, tuning the scatterers density.We present preliminary results on the scaling of the dimensionless conductance in the limit of decreasing densities, giving hints on the behaviour of localization in low-density 2D systems.eng
dc.description.resumoA localização de Anderson é um fenómeno físico que ocorre quando as ondas se propagam em meios desordenados. No entanto, não existe uma observação conclusiva da existência de localização de ondas eletromagnéticas em três dimensões, muito provavelmente devido à sua natureza vetorial. Curiosamente, os meios bidimensionais possuem canais de espalhamento escalar e vetorial para a luz, com localização no primeiro e ausência de localização no último, onde os efeitos de polarização devem ser tidos em conta. Uma característica da localização de Anderson é o decaimento da condutância adimensional (também designada por número de Thouless) com o tamanho do sistema, de acordo com a chamada teoria da escala. Por exemplo, num sistema denso 2D o canal vectorial tem uma condutância quase constante em relação ao tamanho do sistema, enquanto o canal escalar apresenta um decaimento exponencial. Este trabalho dedica-se a estudar a influência dos termos de acoplamento de campo próximo e de polarização no transporte de sistemas 2D, no limite de baixa densidade e grande tamanho. De fato, espera-se que o termo de acoplamento de polarização que impede a localização da luz no canal vectorial seja muito fraco, pelo que a localização pode ocorrer neste limite. Consideramos uma nuvem circular bidimensional de dispersores pontuais num vácuo bidimensional. São realizadas simulações numéricas para estudar a condutância à medida que o tamanho do sistema aumenta, ajustando a densidade dos espalhadores. Apresentamos resultados preliminares sobre o escalonamento da condutância adimensional no limite de densidades decrescentes, dando pistas sobre o comportamento da localização em sistemas 2D de baixa densidade.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.citationFUZITA, Alexandre Jitsuo. Anderson localization of light in two dimensions. 2025. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21840.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/21840
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGF
dc.rightsAttribution 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
dc.subjectAnderson localization of lighteng
dc.subjectDimensionless conductanceeng
dc.subjectPolarization coupling termseng
dc.subjectAnderson localização da luz
dc.subjectCondutância adimensional
dc.subjectTermos de acoplamento de polarização
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA ATOMICA E MOLECULAR
dc.titleAnderson localization of light in two dimensionseng
dc.title.alternativeLocalização de Anderson da luz em duas dimensões
dc.typeDissertação

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