Estudio numérico de las fluctuaciones de los modos del campo EM en un sistema de percolación 3D

Autores/as

  • Erika Martínez Sánchez Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. Fundadores Km. 13 Ciudad Universitaria, Saltillo Coahuila, C.P 25354. México
  • Gennadiy Burlak Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas (CIICAp), Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Av. Universidad 1001, Col. Chamilpa. Cuernavaca, Morelos, C.P. 62209. México
  • Jeenifer Amanda Lugo Lara Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. Fundadores Km. 13 Ciudad Universitaria, Saltillo Coahuila, C.P 25354. México
  • Ulises Ávila López Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. Fundadores Km. 13 Ciudad Universitaria, Saltillo Coahuila, C.P 25354. México
  • Marisol Gallardo Heredia Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. Fundadores Km. 13 Ciudad Universitaria, Saltillo Coahuila, C.P 25354. México
  • Ricardo X. Magallanes-Rivera Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. Fundadores Km. 13 Ciudad Universitaria, Saltillo Coahuila, C.P 25354. México

DOI:

https://doi.org/10.30973/progmat/2022.14.2/2

Palabras clave:

Campo electromágnetico, clúster 3-D, simulación numérica

Resumen

En este trabajo se estudia la radiación del campo producido por nano-emisores desordenados en un clúster de percolación tridimensional (3D). En este trabajo hemos utilizado el conjunto de ecuaciones que acopla a las ecuaciones de Maxwell con los nano-emisores de 4 niveles. Como parámetro de cuantificación de la localización del campo, calculamos la relación de participación inversa (IPR). Se estudia el comportamiento dinámico de la amplitud de campo, generada por emisores incorporados en un clúster con probabilidad de ocupación p en los poros. La simulación numérica se realiza mediante el algoritmo de las diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD). Los resultados numéricos muestran tiempos específicos donde el campo localizado tiene gran amplitud y una fuerte relación con los niveles alto y bajo de los emisores. El efecto estudiado abre nuevas perspectivas para controlar la localización de campos ópticos en nanotecnologías ópticas modernas.

Biografía del autor/a

Erika Martínez Sánchez, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. Fundadores Km. 13 Ciudad Universitaria, Saltillo Coahuila, C.P 25354. México

La Dra. Erika Martínez Sánchez estudió la licenciatura en Matemáticas Aplicadas en la Universidad Autónoma de Coahuila (UAdeC) en 2010. Realizó sus estudios de maestría y doctorado en la Universidad Autónoma del Estado de Morelos en el Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas. Actualmente es Profesor-Investigador Titular C en la Facultad de Ingeniería de la UAdeC. Recientemente obtuvo el nivel I del SNI por el Conacyt. Cuenta con la participación en congresos internacionales, coautoría en capítulos de libros y es autor y coautor de artículos arbitrados e indexados.

Gennadiy Burlak, Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas (CIICAp), Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Av. Universidad 1001, Col. Chamilpa. Cuernavaca, Morelos, C.P. 62209. México

El Dr. Gennadiy Burlak estudió la licenciatura y maestría en la Universidad Nacional de Kiev (KNU) en 1975. Obtuvo el Doctorado en Ciencias Físico Matemáticas por la KNU en 1988. Desde 1998 es Profesor-Investigador Titular C definitivo del Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas (CIICAP-UAEM). Actualmente cuenta con la distinción del nivel III del SNI, por parte del Conacyt. Es autor y coautor de cuatro libros y más de 150 artículos en revistas arbitradas. Ha participado en 118 ponencias en congresos nacionales e internacionales.

Jeenifer Amanda Lugo Lara, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. Fundadores Km. 13 Ciudad Universitaria, Saltillo Coahuila, C.P 25354. México

Jeenifer Amanda Lugo Lara es ingeniero civil por la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Coahuila y actualmente cursa los estudios de posgrado para obtener el título de maestro en ingeniería con acentuación en materiales en la misma casa de estudios. Ha sido miembro de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural. Cuenta con participación en el seminario internacional de “Estructura y Procesos de Materiales” por la Universidad Autónoma del Caribe y la Universidad Autónoma de Coahuila, y ha sido líder de proyecto en el programa dual Davisa Facultad de Ingeniería con la tesis, " Materiales de nanotecnología en elementos estructurales y losas”.

Ulises Ávila López, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. Fundadores Km. 13 Ciudad Universitaria, Saltillo Coahuila, C.P 25354. México

El Dr. Ulises Avila López estudió en el Instituto Tecnológico de Morelia la licenciatura en Ingeniería en Materiales. Realizó sus estudios de postgrado en el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, en la unidad de Saltillo del estado de Coahuila (Cinvestav). Actualmente es ProfesorInvestigador Titular C en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Coahuila. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores (SNI). Cuenta con participación en congresos nacionales e internacionales, es autor y coautor de artículos indexados y de una patente con registro en el IMPI.

Marisol Gallardo Heredia, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. Fundadores Km. 13 Ciudad Universitaria, Saltillo Coahuila, C.P 25354. México

Marisol Gallardo-Heredia es investigadora de la Universidad Autónoma de Coahuila, Saltillo, COAH México. Recibió su Licenciatura en Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Zacatecas de Zacatecas, México y su Maestría y Doctorado en Ingeniería Metalúrgica y Cerámica de CINVESTAV Saltillo en 2009 y 2015, respectivamente. Su investigación incluye estudios de cementos de sulfoaluminato de calcio y el uso de desechos como materiales cementantes.

Ricardo X. Magallanes-Rivera, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Coahuila, Blvd. Fundadores Km. 13 Ciudad Universitaria, Saltillo Coahuila, C.P 25354. México

Ricardo Magallanes-Rivera es Ingeniero en Materiales con especialidad en Aceros y Fundiciones por el Instituto Tecnológico de Saltillo (2001). Obtuvo el grado de Doctorado en el Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV) Unidad Saltillo en Ingeniería Cerámica y Metalúrgica (2009). Realizó un Posdoctorado en la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Autónoma de Nuevo León (2011). Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel 1 y del Cuerpo Académico En Consolidación Materiales de Construcción y Nanoestructurados. Las líneas de Generación y Aplicación del Conocimiento en las cuales participa el Dr. Magallanes son: Utilización de subproductos de la industria en la producción de concretos durables y sustentables, y Nanotecnología en los materiales de construcción. Sus investigaciones están orientadas a dilucidar mecanismos de reacción en la hidratación de cementos hidráulicos de menor impacto económico-ambiental, formulados con materias primas alternativas.

Citas

D. S. Wiersma, Disordered photonics, Nature Photonics, 7, 2013, 188-196, https://doi.org/10.1038/nphoton.2013.29

Vollhardt, D., Wolfle, P., Scaling Equations from a Self-Consistent Theory of Anderson Localization, Phys. Rev. Lett. 48, 1982, 699-702, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.48.699

P. Sebbah, D. Sornette, and C. Vanneste, Anomalous diffusion in two-dimensional Anderson-localization dynamics, Physical Review B 48, 12506 (1993), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.48.12506

M. M. Sigalas, C. M. Soukoulis, C.-T. Chan, and D. Turner, Localization of electromagnetic waves in two-dimensional disordered systems, Physical Review B, Vol. 53, 8340 (1996), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.53.8340

T. Schwartz, G. Bartal, S. Fishman, and M. Segev, Transport and Anderson localization in disordered two-dimensional photonic lattices, Nature, Vol. 446, 52 , 2007, ISSN 0028-0836, https://doi.org/10.1038/nature05623

F. Riboli, P. Barthelemy, S. Vignolini, F. Intonti, A. D. Rossi, S. Combrie, and D. S. Wiersma, Anderson localization of near-visible light in two dimensions, Optics Letters, Vol. 36, 127, 2011, https://doi.org/10.1364/OL.36.000127

P. Sebbah and C. Vanneste, Random laser in the localized regime, Physical Review B, Vol. 66, 144202, 2002, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.66.144202

H. Noh, J. Yang, S. F. Liew, M. J. Rooks, G. S. Solomon, and H. Cao, Control of lasing in biomimetic structures with short-range order, Phys. Rev. Lett., 106, 183901, 2011, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.183901

D. S. Wiersma, The physics and applications of random lasers, Nat. Phys. Vol. 4, 359 , 2008, https://doi.org/10.1038/nphys971

Jorge e. P. Monteagudo, Paulo L. C. Lage, Transport in Porous Media. 61, 2 , 143-156 (2005).

Shinji Nakaya, Kiminori Nakamura, J. Geophys. Res., 112, B12203 (2007).

S. Davis, P. Trapman, H. Leirs, M. Begon5 J. A. P. Heesterbeek, Nature. 454, 634-637 (2008).

Sojourns in Probability Theory and Statistical Physics - II: Brownian Web and Percolation, A Festschrift for Charles M. Newman (Springer Proceedings in Mathematics & Statistics, 299) 1st ed. 2019 Edición.

Allen Hunt, Robert Ewing, Behzad Ghanbarian, Percolation Theory for Flow in Porous Media, Springer, third edition 2014 - 447 páginas.

Dietrich Stauffer, Amnon Aharony, Introduction to Percolation Theory, Taylor and Francis, London, Second Edition, 1994, https://doi.org/10.1201/9781315274386

Harvey Gould, Jan Tobochnik and Wolfgang Christian, Computer Simulation Methods, Application to physical systems, Third Edition, 2011.

A. E. Siegman, Lasers, (Mill Valley, Calif. : University Science Books), Print book : English, 1986.

Jiang, Xunya and Soukoulis, C. M., Time Dependent Theory for Random Lasers, Phys. Rev. Lett. 85, 1, 2000, p. 70-73, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.70

M. A. Noginov, J. Novak, D. Grigsby, L. Deych, Applicability of the diffusion model to random lasers with non-resonant feedback, Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, 8, 2006, https://doi.org/10.1088/1464-4258/8/4/S31

Cao, H. and Zhao, Y. G. and Ho, S. T. and Seelig, E. W. and Wang, Q. H. and Chang, R. P. H., Random Laser Action in Semiconductor Powder, Random Laser Action in Semiconductor Powder, Phys. Rev. Lett., 82, 11, 1999, p. 2278-2281, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.2278

G. Burlak, M. Vlasova, P. A. Marquez Aguilar, L. Xixitla-Cheron, Optical percolation in ceramics assisted by porous clusters, Opt. Commun., 282, 14, 2009, https://doi.org/10.1016/j.optcom.2009.04.030

G. Burlak, A. Diaz-de-Anda, Yu. Karlovich, A. B. Klimov, Critical behavior of nanoemitter radiation in a percolation material, Phys. Lett. A., 373, 16, 2009, p. 1492-1499, https://doi.org/10.1016/j.physleta.2009.02.044

J. Sanghera, W. Kim, G. Villalobos, B. Shaw, C. Baker, J. Frantz, B. Sadowski and I. Aggarwal, Ceramic Laser Materials, Materials, 5, 258, 2012, https://doi.org/10.3390/ma5020258

Carsten Rockstuhl, Toralf Scharf, Nano-Optics and Nanophotonics, Springer Heidelberg New York Dordrecht London, Third Edition, 2013.

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Publicado

12-08-2022

Cómo citar

Martínez Sánchez, E., Burlak, G., Lugo Lara, J. A., Ávila López, U., Gallardo Heredia, M., & Magallanes-Rivera, R. X. (2022). Estudio numérico de las fluctuaciones de los modos del campo EM en un sistema de percolación 3D. Programación matemática Y Software, 14(2), 11–18. https://doi.org/10.30973/progmat/2022.14.2/2

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