物理学 > 地球物理
[提交于 2025年4月7日
(v1)
,最后修订 2025年7月20日 (此版本, v5)]
标题: 传递和散射矩阵的通用路径分解
标题: Universal path decomposition of transfer and scattering matrices
摘要: 我们报告了一个通用恒等式:由N层组成的二维传输或散射矩阵的任意条目等于2^(N-1)个有向路径的相干求和,这些路径表示具有预定义振幅和相位演化的波模式。 将这些路径视为解析构建模块,我们推导出任意分层介质(光学、声学、弹性或电子)的闭式结果,而无需使用矩阵乘积或递归。 路径的组合构造将分层系统设计转化为基于规则的路径工程,通过一个设计示例进行说明,该示例对四分之一波长原理进行了重新解释。 我们还量化了路径方法相对于经典传输矩阵链的计算速度提升,并展示了两个更多跨学科的应用(站点响应地震学和量子超晶格)。 这一范式用物理透明的路径构造规则取代了使用传输矩阵方法的数值扫描;其适用性跨越多个物理学科和尺度:从纳米级光学涂层到千米级地震地层。
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