title: Open Microwave Systems: Tunneling, Correlations and Time-Dependent Variations
title: Offene Mikrowellensysteme: Tunneln, Korrelationen und zeitabhängige Veränderungen
Creators: name: Gehler, Stefan
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2013
Subjects: Quantum chaos
Physik
Quantenchaos

description: In dieser Arbeit werden drei
      Möglichkeiten äußerer Einflüsse auf wellenmechanische Systeme
      analysiert. In allen drei Fällen nutze ich
      Mikrowellensysteme, um quantenmechanische Systeme zu
      simulieren. Zuerst werden Zerfallsraten von Wellenfunktionen,
      die in sogenannten regulären Inseln von Billard-Systemen
      konzentriert sind, untersucht. Danach wird der Einfluss von
      offenen Zerfallskanälen auf den Transport durch chaotische
      Wellensysteme charakterisiert. Das letzte Thema ist ein
      zeitlich veränderliches Mikrowellen-System. Im ersten Kapitel
      wird der Übergang einer Wellenfunktion eines klassisch
      isolierten Bereichs des korrespondierenden Phasenraums zu
      einem anderen analysiert. Das Hauptaugenmerk liegt auf dem
      Einfluss von zusätzlichen Zuständen des ursprünglichen
      Phasenraumbereichs. Es wird gezeigt, dass diese Zustände zu
      einer Steigerung der Zerfallsrate führen können. Die
      Zerfallsraten werden indirekt über Absorption gemessen, was
      zu einem Anstieg der entsprechenden Resonanzbreiten führt.
      Zusätzlich zu dem sonst üblichen modenabhängigem
      Tunnelverhalten, welches typischerweise in numerischen
      Berechnungen genutzt wird, ist eine parametrische Änderung
      des Systems durchgeführt worden. Dadurch wurde der Nachweis
      des Effekts zusätzlich untermauert. Die experimentelle und
      numerische Bestimmung von Kanal-Korrelationen sind Gegenstand
      des zweiten Kapitels. Nach der Definition der
      Korrelationsfunktion wird das experimentelle Modellsystem
      vorgestellt. Die Ergebnisse des Experiments und der sie
      beschreibenden Numerik zeigen, dass die
      Korrelationsfunktionen bei der Beschreibung der allgemeinen
      Leitwertfluktuationen nicht vernachlässigbar sind. Das letzte
      Kapitel beschäftigt sich mit der Realisierung eines
      periodisch angetriebenen Mikrowellen-Systems. Der
      prinzipielle Aufbau ist ein Schwingkreis mit einer zeitlich
      veränderbaren Kapazität. Analysiert werden die Eigenschaften
      des Systems, wie die Seitenbandstrukturen für verschiedene
      Treibungssignale, sowohl experimentell, als auch theoretisch
      und numerisch. Dies ist der erste Schritt zur Konstruktion
      eines Systems, in welchem ein großer Teil der Resonanzen
      durch einen äußeren Parameter verändert werden kann. Die
      vollständige Beschreibung einer einzelnen getriebenen
      Resonanz wird vorgestellt und die nächsten Schritte zur
      Realisierung von zeitabhängig getriebenen wellemechanischen
      Systemen werden gezeigt.
description: In this thesis three possibilities
      of external influences in wave mechanical systems are
      analyzed. In all three cases I used microwave devices to
      study quantum mechanical systems. The first analyzed property
      is the decay rate from states in so-called regular islands in
      a billiard system to the chaotic sea. Afterwards I
      characterize the influence of open decay channels in
      transport through chaotic wave systems. The last topic is the
      introduction of a time-dependently changed microwave device.
      In the first chapter the decay of a wave function from one
      classically isolated phase space region to another is
      analyzed. The main interest lies on the influence of
      additional states corresponding to the same original phase
      space region. I will show that these states can lead to an
      enhancement of the decay rate. The decay rates are measured
      via an indirect absorption process, leading to an increase of
      the corresponding resonance widths. Alternatively to mode
      depending width properties, which were typically analyzed in
      numerical calculations, a parameter depending variation of
      the system is introduced to verify the demanded effect. The
      experimental and numerical determination of channel
      correlations are the subject of the second chapter. After
      defining the correlation function, an experimental
      demonstration is presented. The results of the experiment and
      the describing numerics show that the correlation functions
      are important for the characterization of universal
      conductance fluctuations. The last chapter deals with the
      realization of a periodically driven microwave system. The
      principal setup is a resonant circuit with a time-dependent
      capacity. The properties of the setup, e.g. sideband
      structures for different driving signals, are analyzed
      experimentally, theoretically and numerically. This is the
      first step to create a system where a huge subset of
      resonances is changed. The fulfilled description of the
      single resonance system is presented and the next steps to
      realizations of time-dependent driven wave mechanical systems
      are sketched.