Transition dynamics of single- and double Josephson junctions formed by spatially coupled soliton and surface plasmons

Bu tez çalışmasında uzaysal olarak etkileşim içinde bulunan soliton ve yüzey plazmonları arasındaki foton geçişleri ve bu geçişlerin oluşturduğu Josephson ekleminin dinamiği incelenmiştir. Bu geçişin dinamiği uzaysal etkileşime yapılan kipleme sayesinde lineer olmayan Landau-Zener ve Rosen-Zener geçişlerine benzer olduğu kadar bunlardan farklı özellikler de göstermektedir. Soliton ve plazmon arasındaki etkileşimin soliton genliğine olan bağımlılığı sağlanan geçişin özelliklerinde belirgin olgular ortaya çıkaran içsel bir dinamik sağlamaktadır. Fraksiyonel popülasyon oransızlığı ve bağıl faz terimlerini kullanarak sistemin dinamiği Josephson eklemi olarak ele alınabilir. Bu sayede optik soliton ve yüzey plazmonu arasında tam bir popülasyon transferi gerçekleşebilir. Sistemi yönlendiren esas denklemler doğrusal olmayan Schrödinger denklemi özellikleri göstermektedir ve Schrödinger denklemlerinin özdeğer analizi plazmonik sistemin sabit noktalarının bulunmasına ışık tutmaktadır. Böylelikle de sitemin denge analizi yapılabilmektedir. Uzaysal kipleme periyodik olarak tasarlandığında bu tarzda olan Josephson eklemleri Shapiro çınlamalarına benzeyen kararlı yapıda çınlama durumlarının ortaya çıkmasına neden olabilmektedir. Harici bir periyodik alanın varlığında bu tarz çınlama durumlarının denge analizi de yapılacaktır. Solitonun kendi yörüngesinin iki tarafında konumlanan yüzey plazmonlarıyla girdiği uzaysal etkileşim ikili Josephson eklemini oluşturur. Bu üç katmanlı sistem çöküş-canlanış, donuk bir soliton aracılığı ile plazmon-plazmon etkileşimi gibi zengin dinamiği olan özel durumlara neden olabilir. Tekli Josephson eklemindeki gibi uzaysal kiplemelerin de eklenmesiyle bu kiplemenin sistem dinamiği üzerindeki etkileri incelenecektir. Ayrıca uygulanabilirliği olan gerçekçi materyallerin ve bunların oluşturduğu sistem parametrelerinin incelenmesiyle algılayıcı uygulamalarında kullanılmak üzere bulgusal tasarımların analizi yapılacaktır.