The phenomena of coherence and localization have gained enormous research interest during the past decades. Theoretical predictions of localization have been confirmed recently in a variety of experiments in the fields of condensed matter physics and optics. We consider the widely employed model of the one-dimensional discrete nonlinear Schrödinger equation which allows for the investigation of localization of linear and nonlinear waves. We establish a generic connection between coherence and localization by showing that localized solutions are necessarily coherent. The effects of a loss of coherence are investigated numerically by applying random dephasing. The onset of a diffusive spreading regime is observed as a generic feature for persistent dephasing, which eventually destroys localization. After finite integration times maximal delocalization is achieved for a certain rate and strength of dephasing, resulting from the competition between destroying the initial wave packet on the one hand and not suppressing spreading too much on the other. When dephasing is switched off at a certain time, a loss or gain of coherence in linear wave packets directly corresponds to delocalization or stronger localization. This leads to stable partially coherent wave packets. In contrast, localization of nonlinear waves after dephasing is connected to the efforts of establishing complete coherence, at least for asymptotically long times. On intermediate time scales, however, various interesting partially coherent regimes can be observed. / Die Phänomene von Kohärenz und Lokalisierung haben sich in den letzten Jahrzehnten zum Schwerpunkt zahlreicher Forschungsinteressen entwickelt. Erst kürzlich wurden theoretische Vorhersagen von Lokalisierung in verschiedensten Experimenten in den Bereichen der Festkörperphysik und Optik bestätigt. In dieser Arbeit wird das häufig angewendete Modell der eindimensionalen diskreten nichtlinearen Schrödingergleichung betrachtet, welches die Untersuchung der Lokalisierung von linearen und nichtlinearen Wellen ermöglicht. Eine generelle Verbindung zwischen Kohärenz und Lokalisierung wird gezeigt, wonach lokalisierte Lösungen notwendigerweise kohärent sind. Die Auswirkungen eines Verlustes von Kohärenz werden numerisch durch Anwendung unterschiedlicher Methoden eines zufälligen Dephasierens untersucht. Ein permanentes Dephasieren führt stets zum Auftreten eines diffusiven Regimes, welches letztlich die Zerstörung von Lokalisierung bedingt. Nach einer endlichen Integrationszeit wird jedoch eine maximale Delokalisierung nur durch eine bestimmte Rate und Stärke des Dephasierens bewirkt, resultierend aus einem Wettstreit zwischen möglichst schneller Zerstörung des ursprünglichen Wellenpaketes auf der einen Seite und nicht zu starker Behinderung des Zerfließens auf der anderen. Wird das Dephasieren nach einer bestimmten Zeit abgeschaltet, so entspricht ein folglicher Verlust oder Zugewinn an Kohäarenz in einem linearen Wellenpaket direkt einem Verlust oder Zugewinn von Lokalisierung. Dabei treten im allgemeinen stabile teil-kohärente Wellenpakete auf. Im Gegensatz dazu ist Lokalisierung nichtlinearer Wellenpakete stets mit den Bemühungen verbunden, vollständige Kohärenz wiederherzustellen, zumindest für asymptotisch lange Zeiten. Auf mittleren Zeitskalen können jedoch verschiedene interessante teil-kohärente Strukturen beobachtet werden.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa.de:bsz:ch1-qucosa-88015 |
| Date | 20 June 2012 |
| Creators | Rayanov, Kristian |
| Contributors | Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Naturwissenschaften, Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme,, Prof. Dr. Günter Radons, Dr. habil. Sergej Flach, Prof. Dr. Günter Radons, Dr. habil. Sergej Flach |
| Publisher | Universitätsbibliothek Chemnitz |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:masterThesis |
| Format | application/pdf, text/plain, application/zip |
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