<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">894115</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2022.894115</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Nonreciprocal Waveguide-QED for Spinning Cavities with Multiple Coupling Points</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Liu et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Nonreciprocal Waveguide-QED for Spinning Cavities</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Wenxiao</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1757077/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Lin</surname>
<given-names>Yafen</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1756679/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Jiaqi</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Xin</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1550514/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>Department of Physics and Electronics</institution>, <institution>North China University of Water Resources and Electric Power</institution>, <addr-line>Zhengzhou</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Institute of Theoretical Physics</institution>, <institution>School of Physics</institution>, <institution>Xi&#x2019;an Jiaotong University</institution>, <addr-line>Xi&#x2019;an</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1445357/overview">Zhihai Wang</ext-link>, Northeast Normal University, China</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1717666/overview">Yan Zhang</ext-link>, Northeast Normal University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1717730/overview">Wenzhi Jia</ext-link>, Southwest Jiaotong University, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Xin Wang, <email>wangxin.phy@xjtu.edu.cn</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Optics and Photonics, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>25</day>
<month>04</month>
<year>2022</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2022</year>
</pub-date>
<volume>10</volume>
<elocation-id>894115</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>11</day>
<month>03</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>25</day>
<month>03</month>
<year>2022</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2022 Liu, Lin, Li and Wang.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Liu, Lin, Li and Wang</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>We investigate chiral emission and the single-photon scattering of spinning cavities coupled to a meandering waveguide at multiple coupling points. It is shown that nonreciprocal photon transmissions occur in the cavities-waveguide system, which stems from interference effects among different coupling points, and frequency shifts induced by the Sagnac effect. The nonlocal interference is akin to the mechanism in giant atoms. In the single-cavity setup, by optimizing the spinning velocity and number of coupling points, the chiral factor can approach 1, and the chiral direction can be freely switched. Moreover, destructive interference gives rise to the complete photon transmission in one direction over the whole optical frequency band, with no analogy in other quantum setups. In the multiple-cavity system, we also investigate the photon transport properties. The results indicate a directional information flow between different nodes. Our proposal provides a novel way to achieve quantum nonreciprocal devices, which can be applied in large-scale quantum chiral networks with optical waveguides.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>chiral emission</kwd>
<kwd>nonreciporal transmission</kwd>
<kwd>quantum interference</kwd>
<kwd>spinning cavity</kwd>
<kwd>waveguide-QED</kwd>
</kwd-group>
<contract-num rid="cn002">12174303</contract-num>
<contract-sponsor id="cn001">Natural Science Foundation of Henan Province<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100006407</named-content>
</contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn002">National Natural Science Foundation of China<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001809</named-content>
</contract-sponsor>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Waveguide quantum electrodynamics (QED) has emerged as an excellent platform for studying the interactions between atoms and itinerant photons in the past 2&#xa0;decades [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. A one-dimensional waveguide supports a continuum of photon modes with a strong transverse confinement, and is applicable to significantly enhance light-matter interactions [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. Moreover, waveguide-QED systems serve as quantum channels in quantum networks, which can be realized in both natural and artificial systems, such as trapped atoms (quantum dots) interacting with nanofibers [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] and superconducting qubits coupled with transmission lines [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>]. To date, a great deal of quantum optical effects have been revealed in waveguide-QED systems, including controlling single-photon scattering [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>], photon-mediated long-range interactions [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>] and directional photon emission [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>].</p>
<p>In traditional waveguide QED, atoms are commonly considered as point-like dipoles and coupled to the waveguide at a single point. However, an emergent class of artificial atoms, called giant atoms, break down this dipole approximation. Their sizes are comparable to the wavelength of photons (phonons) interacted [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>]. Recent experiments have demonstrated that superconducting artificial atoms can be successfully coupled with propagating surface acoustic waves at several points [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>]. The self-interference effects among multiple points dramatically modify the emission behaviors of giant atoms, such as frequency-dependent decay rates [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>], decoherence-free dipole-dipole interactions [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>], and nonreciprocal photon transport [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]. All the above achievements indicate potential applications in quantum information processing.</p>
<p>Optical nonreciprocity allows photons to pass through from one side but blocks it from the opposite direction, which is requisite for preventing the information back flow in quantum network. At optical frequencies, magneto-optical Faraday effect is often applied to achieve optical nonreciprocity, which is lossy and cannot be integrated effectively on a chip [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]. Therefore, several magnetic-free nonreciprocal proposals were developed. Their mechanisms include optical nonlinearity [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>], dynamic spatiotemporal modulation [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>], and atomic reservoir engineering [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>]. Recently, the whispering-gallery-mode resonators with mechanical rotation provide another approach to study many quantum nonreciprocal phenomena [<xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B50">50</xref>]. The simplest implementation contains a spinning resonator and a stationary tapered fiber. The rotation leads to Sagnac effect and shifts the frequency of the optical mode. Compared with previous studies, the nonreciprocal transmission of light has been achieved in experiment with very high isolation (about 99.6<italic>%</italic>) [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>]. In early studies, spinning resonators, similar to small atoms, typically couple to waveguides at a single point. Nevertheless, multiple-point coupling in spinning resonator-waveguide systems has not been considered, and the photon emission and transport properties in this system are worth being explored.</p>
<p>In this work, we address this issue by considering spinning resonators interacting with a meandering waveguide at multiple coupling points. Such resonators are akin to the &#x201c;giant atoms,&#x201d; but with mechanical rotation. First, in the single-cavity setup, the complete unidirectional transparency over the whole optical frequency band is observed, which can be realized by considering the spinning resonator and multiple-point coupling simultaneously, with no analogy in other quantum setups. This phenomenon results from the interference effects among different coupling points and mode frequency shifts led by the Sagnac effect. Additionally, the chiral emission direction is switchable by simply changing the rotation direction and speed. Afterward, we extend to two-cavity system, where each resonator interacts with two separate points. The phase factors and the coupling strengths between the CW and CCW modes can significantly modulate the nonreciprocal transmission behaviors, which implies chiral photon transfer among different points. Employing spinning resonators as quantum nodes, those results obtained in this paper might have potential applications in large-scale chiral quantum networks.</p>
<p>The paper is organized as follows: in <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>, we present the single-spinning-resonator model and give the motional equations. The chiral emission and nonreciprocal transmission by tuning spinning velocity or number of coupling points are also discussed. In <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>, we extend to two separate spinning resonators interacting with several coupling points. Both analytical and numerical results for the weak-field transmission are obtained. Finally, the conclusions are given in <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 A Spinning Resonator Interacting With Multiple Points</title>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 Hamilton and Motional Equations</title>
<p>Here we first consider a spinning optical resonator evanescently coupled to a meandering optical waveguide at <italic>N</italic> coupling points, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. The resonator is rotated and the waveguide is stationary. The separation distance between different coupling points on the waveguide is denoted by <italic>L</italic> &#x3d; <italic>x</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub> &#x2212; <italic>x</italic>
<sub>
<italic>n</italic>
</sub>. We assume the coherence length of photons in the waveguide is larger than the smallest distance <italic>L</italic>
<sub>min</sub>, and therefore we can ignore the non-Markovian retarded effects [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>]. The nonspinning resonator, for example, a whispering-gallery-mode resonator with a resonant frequency <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>, simultaneously supports both clockwise (CW) and counter-clockwise (CCW) travelling modes. The CW and CCW modes couple to each other through a scatterer or induced by surface roughness [<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>], which results in an optical mode splitting. When the optical resonator rotates in one direction at an angular velocity &#x3a9;, the propagating effects of the CW and CCW modes are different, leading to an opposite Sagnac-Fizeau shift in resonant frequencies, i.e., <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x2192; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x2b; &#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub>, with [<xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>].<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <italic>n</italic> is the refractive index of the dielectric material, <italic>R</italic> is the radius of the optical resonator, and <italic>c</italic> (<italic>&#x3bb;</italic>) is the velocity (wavelength) of light in vacuum. The dispersion term <italic>&#x3bb;dn</italic>/<italic>nd&#x3bb;</italic>, denoting the relativistic origin of the Sagnac effect [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>], is very small in typical materials compared to the value of (1&#x2013;1/<italic>n</italic>
<sup>2</sup>). In the following we assume the resonator rotates along the CCW direction, hence &#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub> &#x3e; 0 (&#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub> &#x3c; 0) represents the case of the driving field coming from the left-hand (right-hand) side. The resonant frequencies of the CW and CCW modes in this situation are <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>cw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x2b; &#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub> and <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>ccw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x2212; &#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub>, respectively.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>(Color online) Schematic of a spinning resonator coupled to a meandering waveguide at multiple coupling points <italic>x</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub> with the external loss rate <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>m</italic>,<italic>e</italic>
</sub>. The resonator rotates along the CCW direction with an angular speed &#x3a9;. The CW and CCW modes of the resonator couple to each other with strength <italic>J</italic>. The intrinsic decay rate of the resonator is <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-894115-g001.tif"/>
</fig>
<p>In our consideration, the Hamiltonian of the spinning resonator can be written as (<italic>&#x210f;</italic> &#x3d; 1)<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m2">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>Here <italic>c</italic>
<sub>cw</sub> and <italic>c</italic>
<sub>ccw</sub> (<inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m3">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m4">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>) are the annihilation (creation) operators of the CW and CCW modes, respectively. The coupling strength <italic>J</italic> denotes the interaction between these two modes induced by optical backscattering. The CW (CCW) mode can only be driven by an optical field coming from the left (right) side of the waveguide, own to the directionality of travelling wave modes in the resonator. The driving Hamiltonian is<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m5">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where <italic>c</italic>
<sub>
<italic>m</italic>,in</sub> and <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m6">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> are the input fields coming from the left and right sides at coupling point <italic>x</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub>, respectively. According to Fermi&#x2019;s golden rule [<xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>], <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m7">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="script">D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> describes the spontaneous emission of the resonator modes into the waveguide at coupling point <italic>x</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub>, with <italic>g</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub> being the resonator-waveguide coupling strength and <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m8">
<mml:mi mathvariant="script">D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> being the photon density of states in the waveguide. In the presence of decay channels, the effective non-Hermitian Hamiltonian of the whole system is given by<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m9">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>with<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m10">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>where &#x393;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> is the total decay rate of the resonator mode, and <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> is the intrinsic decay rate of the resonator.</p>
<p>According to the Heisenberg motional equations, the dynamic equations of the CW and CCW modes are yielded by<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m11">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>Note that <italic>k</italic>
<sub>cw</sub> &#x3d; (<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x2b; &#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub>)/<italic>c</italic> and <italic>k</italic>
<sub>ccw</sub> &#x3d; (<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x2212; &#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub>)/<italic>c</italic> are approximately regarded as the central mode vector of right-going and left-going photon in the waveguide emitted by the resonator [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], respectively. Different from the case without rotation, the accumulated phase shifts between neighbor coupling points for opposite propagation directions of the photons are distinct. As given in Refs. [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B57">57</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B59">59</xref>], the local input-output relations for the CW and CCW modes at each coupling point <italic>x</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub> are written as<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m12">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Eq. 6</xref>, we obtain the effective dynamic equations<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m13">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>The total input-output relations of this system take the form<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m14">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref> exhibits a self-coupling in the CW or CCW mode, which arises from the self interference effects of reemitted photons between different connection points. Moreover, the Sagnac effect and the self-interference effects may significantly affect the optical properties of the system. We note that only when the resonator is nonspinning, the system is reciprocal. Based on these derivations, we will investigate the photon emission and transport properties in this system.</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Phase Controlled Chiral Emission</title>
<p>In the giant-atom waveguide-QED systems, the multiple coupling points result in a frequency-dependent decay rate and Lamb shift for a giant atom [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B60">60</xref>]. Similarly, the interference effects induced by multiple coupling points in our system also give a modification of the frequency shift &#x394;<sub>
<italic>j</italic>
</sub> and decay rate &#x393;<sub>
<italic>j</italic>
</sub> for the CW and CCW mode. According to <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref>, we have<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m15">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m16">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <italic>j</italic> &#x3d; cw, ccw.</p>
<p>Here we consider the maximally symmetric case, in which decay rates of the resonator modes into the waveguide are the same at each coupling point with <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>m</italic>,<italic>e</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> and the distance between neighboring coupling points is identical with <italic>x</italic>
<sub>
<italic>m</italic>&#x2b;1</sub> &#x2212; <italic>x</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub> &#x3d; <italic>d</italic>. Then we can set <italic>x</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub> &#x2212; <italic>x</italic>
<sub>
<italic>n</italic>
</sub> &#x3d; (<italic>m</italic> &#x2212; <italic>n</italic>)<italic>d</italic> and <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> &#x3d; <italic>k</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub>
<italic>d</italic>. Similar to the Lamb shift and decay rate in atomic physics, <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> becomes<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m17">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>We begin to discuss the effects of the rotation speed and number of coupling points on the emission properties under the condition of <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 0. When the resonator is nonspinning with &#x3a9; &#x3d; 0, the CW and CCW modes are degenerate with the Fizeau drag &#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub> &#x3d; 0 and <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>ccw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>cw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>. As increasing the rotation speed &#x3a9;, the Sagnac-Fizeau shift described by <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref> linearly increases, as given in <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Material</xref>. In our calculations, we choose the related parameters as follows: <italic>&#x3bb;</italic> &#x3d; 1,550&#xa0;nm, <italic>R</italic> &#x3d; 4.73&#xa0;mm, and <italic>n</italic> &#x3d; 1.4. For &#x3a9; &#x3d; 0.97&#xa0;GHz, we have &#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub>/<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; &#xb1;0.05 and (<italic>R</italic>&#x3a9;)/<italic>c</italic> &#x2248; 0.015. For the spinning resonator with a single coupling point (<italic>N</italic> &#x3d; 1), <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Eq. 11</xref> gives the results of &#x394;<sub>cw</sub> &#x3d; &#x394;<sub>ccw</sub> &#x3d; 0 and &#x393;<sub>cw</sub> &#x3d; &#x393;<sub>ccw</sub> &#x3d; (<italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x2b; <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>)/2. When increasing the number of coupling points, the frequency shifts and decay rates for the CW and CCW modes have an opposite shift due to the rotation.</p>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2A,B</xref>, frequency shifts &#x394;<sub>
<italic>j</italic>
</sub> and decay rates &#x393;<sub>
<italic>j</italic>
</sub> are plotted as a function of the phase <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>
<italic>d</italic>/<italic>c</italic> with <italic>N</italic> &#x3d; 10 and &#x3a9; &#x3d; 0.97&#xa0;GHz. The frequency shifts &#x394;<sub>cw</sub> and &#x394;<sub>ccw</sub> take negative and positive values with the maximum at about 0.6&#x393;<sub>max</sub>. Given that &#x394;<sub>cw</sub> (&#x394;<sub>ccw</sub>) is zero, the decay rate &#x393;<sub>cw</sub> (&#x393;<sub>ccw</sub>) reaches its highest magnitude at <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 0.95 &#xd7; 2<italic>&#x3c0;</italic> (<italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 1.05 &#xd7; 2<italic>&#x3c0;</italic>). For <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 0.95 &#xd7; 2<italic>&#x3c0;</italic>, the accumulated phase of photons propagating along the CCW direction leads to &#x393;<sub>ccw</sub> &#x3d; 0, which arises from the destructive interference effects among the coupling points. In this case, the CCW mode of the resonator is decoupled from the waveguide. Moreover, there are a lot of additional lower and local maximum values in the decay rates. The phase <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> of the local minima between these maxima scales with (1/<italic>N</italic> &#x2b; &#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub>/<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>). Note that the rotation speed and number of coupling points make a big difference in the values of &#x393;<sub>cw</sub> and &#x393;<sub>ccw</sub>. Narrower resonances can be found in the decay rates when we consider more coupling points.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>(Color online) The frequency shifts &#x394;<sub>
<italic>j</italic>
</sub> <bold>(A)</bold> and the decay rates &#x393;<sub>
<italic>j</italic>
</sub> <bold>(B)</bold> for the CW and CCW modes versus phase <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>
<italic>d</italic>/<italic>c</italic> for <italic>N</italic> &#x3d; 10 and &#x3a9; &#x3d; 0.97&#xa0;GHz. The maximum decay rate &#x393;<sub>cw</sub> is used for normalization. <bold>(C)</bold> The chiral factor <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m18">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> changes with number of coupling points <italic>N</italic>. <bold>(D)</bold> The chiral factor <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m19">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> versus <italic>N</italic> and rotation speed &#x3a9; are plotted. Other parameters are set as: <italic>&#x3bb;</italic> &#x3d; 1,550&#xa0;nm, <italic>R</italic> &#x3d; 4.73&#xa0;mm, <italic>n</italic> &#x3d; 1.4, and <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 0.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-894115-g002.tif"/>
</fig>
<p>In order to study the emission properties more clearly, for a special frequency we define the chirality parameter <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m20">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> as<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m21">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m22">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> implies a truly unidirectional excitation of the right-going (left-going) photon, and <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m24">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the photon coupling into the waveguide without preference in both propagating directions. <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2C</xref> depicts the chiral factor <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m25">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> changing with number of coupling points <italic>N</italic>. When <italic>N</italic> &#x3d; 1, the chiral factor is <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m26">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>. For <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 0.95 &#xd7; 2<italic>&#x3c0;</italic>, as increasing number of coupling points <italic>N</italic>, the chirality factor <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m27">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> first goes up and then oscillates slowly with a relative larger value around 1. Note that <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m28">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> is obtained for <italic>N</italic> &#x3d; 10, corresponding to &#x393;<sub>cw</sub> &#x3d; 50<italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> and &#x393;<sub>ccw</sub> &#x3d; 0. The essence of the chirality is that accumulated phases for photons propagating in CW and CCW directions are different. By tuning the phase shift <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>, for example, <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 1.05 &#xd7; 2<italic>&#x3c0;</italic>, the photon emission direction is totally switched. <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2D</xref> shows the chiral factor <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m29">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> as functions of number of coupling points <italic>N</italic> and rotation speed &#x3a9; for <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 0.95 &#xd7; 2<italic>&#x3c0;</italic>. By optimizing the rotation speed and number of coupling points, the chiral factor <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m30">
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> can approach 1, and the chiral direction can be freely switched. Moreover, the directional emission will be realized in a large parameter regime.</p>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 Nonreciprocal Photon Transmission</title>
<p>Now we study how the rotation velocity and number of coupling points affect the optical response of the spinning resonator. We consider the resonator is excited by an external input signal in the CW direction with frequency <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>l</italic>
</sub> and amplitude <italic>&#x25b;</italic>. In this case, the input signal from the left side is given by <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m31">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, with <italic>c</italic>
<sub>1,in</sub> being the vacuum input signal, while the input signal from the right side only contains the vacuum input field <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m32">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>. In the rotating frame at the driving frequency <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>l</italic>
</sub>, the steady-state solutions of <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref> can be written as<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m33">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfenced open="&#x27e8;" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>Here &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x2212; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>l</italic>
</sub> is the detuning between the resonator without rotation and the driving field. The transmission rate of the input signal is given by<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m34">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x27e8;" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Similarly, we also consider the case of an external input signal coming from the right side of the waveguide with <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m35">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>. By solving the steady-state solutions of <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref>, we obtain<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m36">
<mml:mfenced open="&#x27e8;" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>The transmission rate of the input signal is written as<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m37">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x27e8;" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>A nonreciprocal photon transmission with <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> &#x2260; <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> can be observed when the resonator is spinning. This fact is due to the different numerators in <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eqs 13</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">15</xref>. For the maximally symmetric case, we have<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m38">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>For <italic>J</italic> &#x3d; 0, the incident photon will be transmitted and absorbed with reflection being zero. In this scenario, the transmission curve <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> represents a Lorentzian line shape centered at &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; &#x2212;(&#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub> &#x2b; &#x394;<sub>cw</sub>) with a linewidth &#x393;<sub>cw</sub>. For <italic>N</italic> &#x3d; 1, we obtain &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; &#x2212;&#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub> and &#x393;<sub>cw</sub> &#x3d; (<italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x2b; <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>)/2. The transmission dip is around 0. For multiple coupling points, as discussed above, &#x394;<sub>cw</sub> and &#x393;<sub>cw</sub> vary periodically with phase <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>. The transmission rate <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> versus the detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> and the phase <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> are plotted in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3A</xref>. It shows that <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> will dramatically modify the transmission window. As we increase <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>, the position of the transmission dip has a red-shift. When the phase <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>cw</sub> is 2<italic>&#x3c0;</italic>/<italic>N</italic>, the transmission dip disappears totally with <italic>T</italic> &#x3d; 1, which means the resonator cannot be excited by the external field and corresponds to the optical dark state. This phenomenon arises from the destructive interferences in the multiple coupling points, which can be explained by <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. 17</xref>. Moreover, the mode splitting is observed in some parameter range in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3B</xref> when <italic>J</italic> &#x3d; 5<italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>. The asymmetry of the two dips results from different decay rates and frequency shifts of these two modes.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>(Color online) Transmission rate <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> versus detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>/<italic>&#x3ba;</italic> and phase <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>/2<italic>&#x3c0;</italic> for different coupling stengths: <bold>(A)</bold> <italic>J</italic> &#x3d; 0, and <bold>(B)</bold> <italic>J</italic> &#x3d; 5<italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>. Profiles of <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> and <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> versus &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>/<italic>&#x3ba;</italic> with <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 0.95 &#xd7; 2<italic>&#x3c0;</italic>: <bold>(C)</bold> <italic>J</italic> &#x3d; 0 and <bold>(D)</bold> <italic>J</italic> &#x3d; 5<italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>. Other parameters are set as: <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> &#x3d; 5 &#xd7; 10<sup>&#x2212;3</sup>
<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>, &#x3a9; &#x3d; 0.97&#xa0;GHz, and <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 2<italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-894115-g003.tif"/>
</fig>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3C,D</xref>, we plot the transmission rates <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> and <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> when the incident photon coming from the left side and right sides versus the detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> for <italic>&#x3b8;</italic> &#x3d; 0.95 &#xd7; 2<italic>&#x3c0;</italic>. It shows that <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> can be larger or smaller than <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> for <italic>N</italic> &#x3d; 5. In other words, the nonreciprocal transmission is clearly observed due to the rotation. The interference effects between coupling points enable the transmission dips asymmetric with different linewidths. For <italic>N</italic> &#x3d; 10, the decay rate of the CCW mode is very small, which leads to the complete photon transmission with <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> &#x3d; 1. Moreover, a sharp dip appears in the transmission spectra <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> for <italic>J</italic> &#x3d; 5<italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub>. Note that the phase <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> can also be used to adjust the nonreciprocal transmission behavior.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Two Spinning Resonators Interacting With Multiple Points</title>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Hamiltonian and Dynamic Equations</title>
<p>The single-photon transport properties in a one-dimensional waveguide interacted with two giant atoms for three distinct topologies have been discussed in Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B61">61</xref>]. To study potential applications of the spinning resonator with multiple coupling points in large-scale quantum chiral networks, we now consider two separate spinning resonators evanescently coupled to a meandering waveguide at several different connection points. As shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>, the optical resonator <italic>a</italic> (<italic>b</italic>) simultaneously supports both clockwise and counter-clockwise travelling optical modes. The creation operators of the CW and CCW modes are denoted by <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m39">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m40">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m41">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m42">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>), respectively. The optical resonator <italic>a</italic> (<italic>b</italic>), with stationary resonant frequency <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> (<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>) and intrinsic decay rate <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> (<italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>), rotates along the CCW direction by an angular velocity &#x3a9;<sub>
<italic>a</italic>
</sub> (&#x3a9;<sub>
<italic>b</italic>
</sub>). Owing to the rotation, the resonant frequencies of the CW and CCW modes in the resonator become <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>,cw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x2b; &#x394;<sub>
<italic>F</italic>,<italic>i</italic>
</sub> and <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>,ccw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x2212; &#x394;<sub>
<italic>F</italic>,<italic>i</italic>
</sub> with the subscript <italic>i</italic> &#x3d; <italic>a</italic>, <italic>b</italic>, where &#x394;<sub>
<italic>F</italic>,<italic>i</italic>
</sub> is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Eq. 1</xref>. The resonator <italic>a</italic> (<italic>b</italic>) is coupled to the bent waveguide at connection points <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m43">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m44">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m45">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m46">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>). The phase factor <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> is calculated as <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m47">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>when an optical signal travelling between them, and the phase factor when photons travelling from resonator <italic>a</italic> to resonator <italic>b</italic> is <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m48">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Here we note that there is no direct coupling between cavity <italic>a</italic> and cavity <italic>b</italic> due to the absence of the modal overlap.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>(Color online) Schematic of two separate spinning resonators coupled to a meandering waveguide at several coupling points <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m49">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m50">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> with <italic>i</italic> &#x3d; 1, 2. The resonator <italic>a</italic> (<italic>b</italic>) with the intrinsic decay rate <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> (<italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>) rotates along the CCW direction at an angular speed &#x3a9;<sub>
<italic>a</italic>
</sub> (&#x3a9;<sub>
<italic>b</italic>
</sub>). The CW and CCW modes of the resonator <italic>a</italic> (<italic>b</italic>) couple to each other with strength <italic>J</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> (<italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>). The external loss rates at coupling points <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m51">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m52">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> are <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m53">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m54">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. For the photon in the waveguide, the distance between neighboring coupling points results in different propagation phases denoting by <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub>, <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub>, and <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>. Note that <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the input and output operators of optical fields towards and away the resonators.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-894115-g004.tif"/>
</fig>
<p>The Hamiltonian of these two spinning resonators are given by<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m57">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>Here <italic>J</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> (<italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>) is the coupling strength between the CW and CCW modes of the resonator <italic>a</italic> (<italic>b</italic>). The CCW (CW) modes in the resonators can only be driven by an optical field coming from the left (right) side of the waveguide. The amplitudes of the input fields at different coupling points are denoted by <italic>a</italic>
<sub>
<italic>m</italic>,in</sub>, <italic>b</italic>
<sub>
<italic>m</italic>,in</sub>, <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m58">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m59">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> with <italic>m</italic> &#x3d; 1, 2. The driving fields give the Hamiltonian<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m60">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>The non-Hermitian Hamiltonian of the whole system can be given by<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m61">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m62">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> and <italic>i</italic> &#x3d; <italic>a</italic>, <italic>b</italic>. Note that <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> (<italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>) is the intrinsic optical loss of the resonator <italic>a</italic> (<italic>b</italic>), <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m63">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m64">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> are the waveguide-resonator coupling rates at coupling points <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m65">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m66">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively.</p>
<p>The effective dynamic evolution equations of the cavity modes can be written as<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m67">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m68">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>Note that <italic>F</italic>
<sub>cw</sub> (<italic>F</italic>
<sub>ccw</sub>) denotes the effective unidirectional coupling strength between the CW (CCW) modes of these two resonators. The total input-output relations of this system take the form<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m69">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>By using <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Eqs 21</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">23</xref>, we can investigate the photon transport properties of this system in the steady state.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Nonreciprocal Photon Transmission</title>
<p>In the following, we consider the input signal only comes from one side of the waveguide. Supposed that an external input signal <italic>b</italic>
<sub>2,in</sub> is injected from the right side of the waveguide with <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m70">
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, where <italic>&#x25b;</italic> and <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>l</italic>
</sub> are the amplitude and frequency of the driving field, respectively. In the rotating frame at the driving frequency <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>l</italic>
</sub>, the steady-state solutions of the CW resonator modes in <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Eq. 21</xref> are solved as<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m71">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m72">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>Here, &#x394;<sub>
<italic>a</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> &#x2212; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>l</italic>
</sub> (&#x394;<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x2212; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>l</italic>
</sub>) is the detuning between the resonator <italic>a</italic> (<italic>b</italic>) without rotation and the driving field. According to <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Eq. 23</xref>, the transmission rate of the output port <italic>a</italic>
<sub>1,out</sub> for the input signal <italic>b</italic>
<sub>2,in</sub> can be defined as <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m73">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x27e8;" close="&#x27e9;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Similarly, when an external input signal is injected from the left side of the waveguide with <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m74">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>, the steady-state solutions of the CCW resonator modes in <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Eq. 21</xref> are also solved as<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m75">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ccw</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>Once again, the transmission rate of the ouput port <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m76">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is given by <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m77">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>out</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>In the following, we choose the related parameters as follows: <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>, &#x3a9;<sub>
<italic>a</italic>
</sub> &#x3d; &#x3a9;<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x3d; 0.97&#xa0;GHz, <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m78">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> &#x3d; <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x3d; 0.5<italic>&#x3ba;</italic>, <italic>&#x3ba;</italic> &#x3d; 5 &#xd7; 10<sup>&#x2212;3</sup>
<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> and <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>L</italic>,cw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c0;</italic>. Thus, &#x394;<sub>
<italic>a</italic>
</sub> &#x3d; &#x394;<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x3d; &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> and &#x394;<sub>
<italic>F</italic>,<italic>a</italic>
</sub> &#x3d; &#x394;<sub>
<italic>F</italic>,<italic>b</italic>
</sub>. We first consider the CW and CCW modes decoupling, i.e., <italic>J</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> &#x3d; <italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x3d; 0. In <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5A,B</xref>, we plot the transmission rates <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> and <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> versus the detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>/<italic>&#x3ba;</italic> and the phase <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub>/<italic>&#x3c0;</italic> for <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>,cw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c0;</italic>. According to <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Eqs 23</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">24</xref>, the transmission rate <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> represents a Lorentzian line shape centered at &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; &#x2212;&#x394;<sub>F</sub> &#x2212; <italic>&#x3ba;</italic>&#x2009;sin (<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub>) with a linewidth &#x393;<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x2b; <italic>&#x3ba;</italic>&#x2009;cos (<italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub>). However, the behavior of transmission rate <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> is different. A mode splitting may appear around &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; &#x394;<sub>
<italic>F</italic>
</sub>, which implies indirect coherent coupling between the CCW modes of these two resonators is achieved. The reason behind this phenomenon is that the phase <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>,ccw</sub> is not equal to <italic>&#x3c0;</italic> own to the rotation. Moreover, the phase <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub> can significantly change the transmission windows with a period 2<italic>&#x3c0;</italic>. To give more details, in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5C,D</xref> we plot the profiles of <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> and <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> changing with &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>/<italic>&#x3ba;</italic> for <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c0;</italic> and <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub> &#x3d; 1.5<italic>&#x3c0;</italic>. By contrast, one finds that for <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c0;</italic>, the CW modes decouple to the waveguide corresponding to an optical dark state with <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> &#x3d; 1, while the CCW modes are excited with a transmission dip in <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub>. For <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub> &#x3d; 1.5<italic>&#x3c0;</italic>, strong coupling with a double-dip-type curve in <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> can be realized. The photon nonreciprocal transmission behavior is observed due to the Sagnac effects and the interference effects among multiple coupling points. Note that for <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c0;</italic>, similar results are obtained by tuning the phase <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>,cw</sub>.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>(Color online) Transmission rates <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> <bold>(A)</bold> and <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> <bold>(B)</bold> versus the detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>/<italic>&#x3ba;</italic> and the phase <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub>/<italic>&#x3c0;</italic>. The corresponding transmission rates as a function of detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>/<italic>&#x3ba;</italic> for different phases <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub>/<italic>&#x3c0;</italic> are plotted in <bold>(C,D)</bold>. The parameters are set as: <italic>&#x3ba;</italic> &#x3d; 5 &#xd7; 10<sup>&#x2212;3</sup>
<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>, &#x3a9; &#x3d; 0.97&#xa0;GHz, <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m79">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x3d; 0.5<italic>&#x3ba;</italic>, and <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>,cw</sub> &#x3d; <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>L</italic>,cw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c0;</italic> with <italic>i</italic> &#x3d; <italic>a</italic>, <italic>b</italic> and <italic>j</italic> &#x3d; 1, 2.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-894115-g005.tif"/>
</fig>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="F6">Figures 6A,B</xref>, we plot the transmission rates <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> and <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> versus the detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>/<italic>&#x3ba;</italic> for different <italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>. For <italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x3d; 10<italic>&#x3ba;</italic>, the transmission spectra display an asymmetric four-dips structure. When decreasing <italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>, the transmission dips can be suppressed. Moreover, <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> is always larger (smaller) than <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> in the region of &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3c; 0 (&#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3e; 0). In order to describe the nonreciprocity clearly, we define the isolation ratio as<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m80">
<mml:mi mathvariant="script">I</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mtext>dB</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>log</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>In <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>, the isolation ratio <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m81">
<mml:mi mathvariant="script">I</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> changing with the detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>/<italic>&#x3ba;</italic> and the coupling strength <italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub> is plotted. It shows that for <italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x3d; 0 the ratio achieves <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m82">
<mml:mi mathvariant="script">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mspace width="0.3333em" class="nbsp"/>
<mml:mtext>dB</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mspace width="0.3333em" class="nbsp"/>
<mml:mtext>dB</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> when fixing &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; 11<italic>&#x3ba;</italic> (&#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3d; &#x2212;11.5<italic>&#x3ba;</italic>). As we increase <italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>, a larger mode splitting for &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> &#x3e; 0 is observed. For <italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x3d; 10<italic>&#x3ba;</italic>, the ratio reaches <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m84">
<mml:mi mathvariant="script">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mspace width="0.3333em" class="nbsp"/>
<mml:mtext>dB</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula> when &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub> is set as 15<italic>&#x3ba;</italic>. In this case, the photons coming from the left side are blocked, which implies a directional photon transfer between different coupling points. Therefore, the nonreciprocal transmission behavior is also controlled by adjusting the coupling strengths between the CW and CCW modes and the detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>(Color online) The transmission rates <italic>T</italic>
<sub>
<italic>R</italic>
</sub> and <italic>T</italic>
<sub>
<italic>L</italic>
</sub> versus the detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>/<italic>&#x3ba;</italic> for <bold>(A)</bold> <italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x3d; 0 and <bold>(B)</bold> <italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub> &#x3d; 10<italic>&#x3ba;</italic>. The parameters are set as: <italic>&#x3ba;</italic> &#x3d; 5 &#xd7; 10<sup>&#x2212;3</sup>
<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>, &#x3a9; &#x3d; 0.97&#xa0;GHz, <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m85">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x3d; 0.5<italic>&#x3ba;</italic>, <italic>J</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> &#x3d; 2<italic>&#x3ba;</italic>, <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>,cw</sub> &#x3d; 0.5<italic>&#x3c0;</italic>, <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>L</italic>,cw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c0;</italic>, and <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub> &#x3d; 1.5<italic>&#x3c0;</italic> with <italic>i</italic> &#x3d; <italic>a</italic>, <italic>b</italic> and <italic>j</italic> &#x3d; 1, 2.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-894115-g006.tif"/>
</fig>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>(Color online) The isolation ratio <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m86">
<mml:mi mathvariant="script">I</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> as functions of the detuning &#x394;<sub>
<italic>c</italic>
</sub>/<italic>&#x3ba;</italic> and the coupling strength <italic>J</italic>
<sub>
<italic>b</italic>
</sub>. The parameters are set as: <italic>&#x3ba;</italic> &#x3d; 5 &#xd7; 10<sup>&#x2212;3</sup>
<italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub>, &#x3a9; &#x3d; 0.97&#xa0;GHz, <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m87">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <italic>&#x3ba;</italic>
<sub>
<italic>i</italic>
</sub> &#x3d; 0.5<italic>&#x3ba;</italic>, <italic>J</italic>
<sub>
<italic>a</italic>
</sub> &#x3d; 2<italic>&#x3ba;</italic>, <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>a</italic>,cw</sub> &#x3d; 0.5<italic>&#x3c0;</italic>, <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>L</italic>,cw</sub> &#x3d; <italic>&#x3c0;</italic>, and <italic>&#x3d5;</italic>
<sub>
<italic>b</italic>,cw</sub> &#x3d; 1.5<italic>&#x3c0;</italic> with <italic>i</italic> &#x3d; <italic>a</italic>, <italic>b</italic> and <italic>j</italic> &#x3d; 1, 2.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-894115-g007.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Conclusion</title>
<p>In conclusion, we have explored the photon emission and transport properties of spinning resonators coupled to a meandering waveguide at multiple coupling points. We demonstrate that the accumulated phases between multiple coupling points for photons propagating in CW and CCW directions are different. Both &#x201c;giant-atoms&#x201d; induced interference effects and mode frequency shifts led by the Sagnac effect dramatically modify photon transport properties. The emission direction and rates can be tuned by changing the spinning speed or number of coupling points. Moreover, the complete photon transmission over the whole optical frequency band led by destructive interference is observed, when photons coming from the right hand of the waveguide. This nonreciprocal phenomenon is very different from that observed in other optical systems. We have also studied the extended two-cavity system. The nonreciprocal photon transmission is controlled by changing the phases among adjacent coupling points or coupling strengths between the CW and CCW modes. By extending our proposal to multiple cavities interacting with multiple points, one can implement a multi-node chiral quantum network. In experiment, such a system with a spinning spherical resonator coupling to a stationary taper has been realized, where the angular speed is about 6.6&#xa0;kHz [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>]. The silica nanoparticle rotating with frequency exceeding 1&#xa0;GHz has also been reported [<xref ref-type="bibr" rid="B62">62</xref>]. Therefore, we believe our theoretical proposals can be realized under current experimental approach. Those results in our paper provide a novel way to engineer rotatable nonreciprocal optical devices, which can be exploited for the realization of large-scale quantum networks and quantum information processing.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s5">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Material</xref>, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author Contributions</title>
<p>XW contributed to conception. WL performed the numerical simulations and produced the first draft. All authors contributed to manuscript revision, read, and approved the submitted version.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Funding</title>
<p>WL was supported by the Natural Science Foundation of Henan Province (No. 222300420233). XW was supported by the National Natural Science Foundation of China (NSFC) (Nos. 12174303 and 11804270) and the China Postdoctoral Science Foundation (No. 2018M631136).</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s9">
<title>Publisher&#x2019;s Note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations or those of the publisher, the editors, and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<sec id="s10">
<title>Supplementary Material</title>
<p>The Supplementary Material for this article can be found online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2022.894115/full#supplementary-material">https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2022.894115/full&#x23;supplementary-material</ext-link>
</p>
<supplementary-material>
<label>Supplementary Figure S1</label>
<caption>
<p>The Sagnac-Fizeu shift &#x0394;<sub>F</sub> as a function of the spinning angular velocity &#x03A9; for the CW (red line) and CCW (blue line) mode. Other related parameters are &#x039B; &#x003D; 1550&#x223C;nm, R &#x003D; 4.73&#x223C;nm, and n &#x003D; 1.4.</p>
</caption>
</supplementary-material>
<supplementary-material xlink:href="Image1.TIFF" id="SM1" mimetype="application/TIFF" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gauthier</surname>
<given-names>DJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baranger</surname>
<given-names>HU</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Waveguide-QED-based Photonic Quantum Computation</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2013</year>) <volume>111</volume>:<fpage>090502</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.111.090502</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liao</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zeng</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nha</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zubairy</surname>
<given-names>MS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Photon Transport in a One-Dimensional Nanophotonic Waveguide QED System</article-title>. <source>Phys Scr</source> (<year>2016</year>) <volume>91</volume>:<fpage>063004</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0031-8949/91/6/063004</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Roy</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wilson</surname>
<given-names>CM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Firstenberg</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Colloquium : Strongly Interacting Photons in One-Dimensional Continuum</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>2017</year>) <volume>89</volume>:<fpage>021001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.89.021001</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Akimov</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mukherjee</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>CL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chang</surname>
<given-names>DE</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zibrov</surname>
<given-names>AS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hemmer</surname>
<given-names>PR</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Generation of Single Optical Plasmons in Metallic Nanowires Coupled to Quantum Dots</article-title>. <source>Nature</source> (<year>2007</year>) <volume>450</volume>:<fpage>402</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nature06230</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Vetsch</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reitz</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sagu&#xe9;</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmidt</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dawkins</surname>
<given-names>ST</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rauschenbeutel</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Optical Interface Created by Laser-Cooled Atoms Trapped in the Evanescent Field Surrounding an Optical Nanofiber</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2010</year>) <volume>104</volume>:<fpage>203603</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.104.203603</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Goban</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hung</surname>
<given-names>C-L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>S-P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hood</surname>
<given-names>JD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Muniz</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>JH</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Atom-light Interactions in Photonic Crystals</article-title>. <source>Nat Commun</source> (<year>2014</year>) <volume>5</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/ncomms4808</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Goban</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hung</surname>
<given-names>C-L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hood</surname>
<given-names>JD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>S-P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Muniz</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Painter</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Superradiance for Atoms Trapped along a Photonic crystal Waveguide</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2015</year>) <volume>115</volume>:<fpage>063601</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.115.063601</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Corzo</surname>
<given-names>NV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gouraud</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chandra</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Goban</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sheremet</surname>
<given-names>AS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kupriyanov</surname>
<given-names>DV</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Large Bragg Reflection from One-Dimensional Chains of Trapped Atoms Near a Nanoscale Waveguide</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2016</year>) <volume>117</volume>:<fpage>133603</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.117.133603</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Astafiev</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zagoskin</surname>
<given-names>AM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Abdumalikov</surname>
<given-names>AA</given-names>
<suffix>Jr</suffix>
</name>
<name>
<surname>Pashkin</surname>
<given-names>YA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yamamoto</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Inomata</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Resonance Fluorescence of a Single Artificial Atom</article-title>. <source>Science</source> (<year>2010</year>) <volume>327</volume>:<fpage>840</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.1181918</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Van Loo</surname>
<given-names>AF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fedorov</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lalumi&#xe8;re</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sanders</surname>
<given-names>BC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Blais</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wallraff</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Photon-mediated Interactions between Distant Artificial Atoms</article-title>. <source>Science</source> (<year>2013</year>) <volume>342</volume>:<fpage>1494</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.1244324</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hoi</surname>
<given-names>I-C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Palomaki</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lindkvist</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Johansson</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Delsing</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wilson</surname>
<given-names>CM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Generation of Nonclassical Microwave States Using an Artificial Atom in 1D Open Space</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2012</year>) <volume>108</volume>:<fpage>263601</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.108.263601</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>JT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fan</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Coherent Photon Transport from Spontaneous Emission in One-Dimensional Waveguides</article-title>. <source>Opt Lett</source> (<year>2005</year>) <volume>30</volume>:<fpage>2001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OL.30.002001</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>ZR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y-x.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>CP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nori</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Controllable Scattering of a Single Photon inside a One-Dimensional Resonator Waveguide</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2008</year>) <volume>101</volume>:<fpage>100501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.101.100501</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Witthaut</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>S&#xf8;rensen</surname>
<given-names>AS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Photon Scattering by a Three-Level Emitter in a One-Dimensional Waveguide</article-title>. <source>New J Phys</source> (<year>2010</year>) <volume>12</volume>:<fpage>043052</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1367-2630/12/4/043052</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>J-F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>CP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nori</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group> <article-title>Controlling Single-Photon Transport in Waveguides with Finite Cross Section</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2013</year>) <volume>88</volume>:<fpage>013836</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.88.013836</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liao</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nha</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zubairy</surname>
<given-names>MS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dynamical Theory of Single-Photon Transport in a One-Dimensional Waveguide Coupled to Identical and Nonidentical Emitters</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2016</year>) <volume>94</volume>:<fpage>053842</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.94.053842</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xiao</surname>
<given-names>Y-F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y-C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Asymmetric Fano Resonance Analysis in Indirectly Coupled Microresonators</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2010</year>) <volume>82</volume>:<fpage>065804</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.82.065804</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>B-B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiao</surname>
<given-names>Y-F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zou</surname>
<given-names>C-L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>X-F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y-C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>F-W</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Experimental Controlling of Fano Resonance in Indirectly Coupled Whispering-Gallery Microresonators</article-title>. <source>Appl Phys Lett</source> (<year>2012</year>) <volume>100</volume>:<fpage>021108</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.3675571</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sinha</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Meystre</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Goldschmidt</surname>
<given-names>EA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fatemi</surname>
<given-names>FK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rolston</surname>
<given-names>SL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Solano</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-Markovian Collective Emission from Macroscopically Separated Emitters</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2020</year>) <volume>124</volume>:<fpage>043603</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.124.043603</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Luo</surname>
<given-names>X-Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jing</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>P-F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fang</surname>
<given-names>R-Z</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Entanglement of Two Quantum Memories via Fibres over Dozens of Kilometres</article-title>. <source>Nature</source> (<year>2020</year>) <volume>578</volume>:<fpage>240</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-020-1976-7</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mitsch</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sayrin</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Albrecht</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schneeweiss</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rauschenbeutel</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum State-Controlled Directional Spontaneous Emission of Photons into a Nanophotonic Waveguide</article-title>. <source>Nat Commun</source> (<year>2014</year>) <volume>5</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/ncomms6713</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Le Feber</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rotenberg</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kuipers</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nanophotonic Control of Circular Dipole Emission</article-title>. <source>Nat Commun</source> (<year>2015</year>) <volume>6</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/ncomms7695</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Frisk Kockum</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Delsing</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Johansson</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Designing Frequency-dependent Relaxation Rates and Lamb Shifts for a Giant Artificial Atom</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2014</year>) <volume>90</volume>:<fpage>013837</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.90.013837</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Grimsmo</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kockum</surname>
<given-names>AF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pletyukhov</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Johansson</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Giant Acoustic Atom: a Single Quantum System with a Deterministic Time Delay</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2017</year>) <volume>95</volume>:<fpage>053821</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.95.053821</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kockum</surname>
<given-names>AF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Johansson</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nori</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Decoherence-free Interaction between Giant Atoms in Waveguide Quantum Electrodynamics</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2018</year>) <volume>120</volume>:<fpage>140404</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.120.140404</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kannan</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ruckriegel</surname>
<given-names>MJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Campbell</surname>
<given-names>DL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Frisk Kockum</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Braum&#xfc;ller</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>DK</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Waveguide Quantum Electrodynamics with Superconducting Artificial Giant Atoms</article-title>. <source>Nature</source> (<year>2020</year>) <volume>583</volume>:<fpage>775</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-020-2529-9</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Single-photon Scattering and Bound States in an Atom-Waveguide System with Two or Multiple Coupling Points</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2020</year>) <volume>101</volume>:<fpage>053855</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.101.053855</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Frisk Kockum</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum Optics with Giant Atoms-The First Five Years</article-title>. In: <source>International Symposium on Mathematics, Quantum Theory, and Cryptography</source>. <publisher-loc>Singapore</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2021</year>). p. <fpage>125</fpage>&#x2013;<lpage>46</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-981-15-5191-8_12</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>J-H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Entanglement Preparation and Nonreciprocal Excitation Evolution in Giant Atoms by Controllable Dissipation and Coupling</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2021</year>) <volume>104</volume>:<fpage>013720</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.104.013720</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y-T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonreciprocal Frequency Conversion with Chiral &#x39b; -type Atoms</article-title>. <source>Phys Rev Res</source> (<year>2021</year>) <volume>3</volume>:<fpage>043226</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevResearch.3.043226</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>M-R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>J-H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Single-photon Nonreciprocal Excitation Transfer with Non-markovian Retarded Effects</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2021</year>) <volume>103</volume>:<fpage>053701</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.103.053701</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kockum</surname>
<given-names>AF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>H-R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nori</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Tunable Chiral Bound States with Giant Atoms</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2021</year>) <volume>126</volume>:<fpage>043602</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.126.043602</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>HR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Chiral Quantum Network with Giant Atoms</article-title> (<year>2021</year>). <comment>
<italic>arXiv preprint arXiv:2106.13187</italic>
</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Soro</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kockum</surname>
<given-names>AF</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Chiral Quantum Optics with Giant Atoms</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2022</year>) <volume>105</volume>:<fpage>023712</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.105.023712</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>YT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Giant Atoms with Time-dependent Couplings</article-title> (<year>2022</year>). <comment>
<italic>arXiv preprint arXiv:2201.12575</italic>
</comment>. </citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gustafsson</surname>
<given-names>MV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aref</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kockum</surname>
<given-names>AF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ekstr&#xf6;m</surname>
<given-names>MK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Johansson</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Delsing</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Propagating Phonons Coupled to an Artificial Atom</article-title>. <source>Science</source> (<year>2014</year>) <volume>346</volume>:<fpage>207</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.1257219</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Manenti</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kockum</surname>
<given-names>AF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Patterson</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Behrle</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rahamim</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tancredi</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Circuit Quantum Acoustodynamics with Surface Acoustic Waves</article-title>. <source>Nat Commun</source> (<year>2017</year>) <volume>8</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41467-017-01063-9</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Andersson</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Suri</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aref</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Delsing</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-exponential Decay of a Giant Artificial Atom</article-title>. <source>Nat Phys</source> (<year>2019</year>) <volume>15</volume>:<fpage>1123</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41567-019-0605-6</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Goto</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dorofeenko</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Merzlikin</surname>
<given-names>AM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baryshev</surname>
<given-names>AV</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vinogradov</surname>
<given-names>AP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Inoue</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Optical Tamm States in One-Dimensional Magnetophotonic Structures</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2008</year>) <volume>101</volume>:<fpage>113902</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.101.113902</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Khanikaev</surname>
<given-names>AB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mousavi</surname>
<given-names>SH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shvets</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kivshar</surname>
<given-names>YS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>One-way Extraordinary Optical Transmission and Nonreciprocal Spoof Plasmons</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2010</year>) <volume>105</volume>:<fpage>126804</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.105.126804</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fan</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Varghese</surname>
<given-names>LT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Niu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xuan</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>An All-Silicon Passive Optical Diode</article-title>. <source>Science</source> (<year>2012</year>) <volume>335</volume>:<fpage>447</fpage>&#x2013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.1214383</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>Q-T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>C-H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jing</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>R-S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Experimental Demonstration of Spontaneous Chirality in a Nonlinear Microresonator</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2017</year>) <volume>118</volume>:<fpage>033901</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.118.033901</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lira</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fan</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lipson</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Electrically Driven Nonreciprocity Induced by Interband Photonic Transition on a Silicon Chip</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2012</year>) <volume>109</volume>:<fpage>033901</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.109.033901</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Estep</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sounas</surname>
<given-names>DL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Soric</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Al&#xf9;</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Magnetic-free Non-reciprocity and Isolation Based on Parametrically Modulated Coupled-Resonator Loops</article-title>. <source>Nat Phys</source> (<year>2014</year>) <volume>10</volume>:<fpage>923</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nphys3134</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sounas</surname>
<given-names>DL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Al&#xf9;</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Non-reciprocal Photonics Based on Time Modulation</article-title>. <source>Nat Photon</source> (<year>2017</year>) <volume>11</volume>:<fpage>774</fpage>&#x2013;<lpage>83</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41566-017-0051-x</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yi</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiao</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonreciprocity and Quantum Correlations of Light Transport in Hot Atoms via Reservoir Engineering</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2021</year>) <volume>126</volume>:<fpage>223603</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.126.223603</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jing</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>L&#xfc;</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#xd6;zdemir</surname>
<given-names>SK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Carmon</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nori</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nanoparticle Sensing with a Spinning Resonator</article-title>. <source>Optica</source> (<year>2018</year>) <volume>5</volume>:<fpage>1424</fpage>&#x2013;<lpage>30</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OPTICA.5.001424</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Miranowicz</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jing</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonreciprocal Unconventional Photon Blockade in a Spinning Optomechanical System</article-title>. <source>Photon Res</source> (<year>2019</year>) <volume>7</volume>:<fpage>630</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/PRJ.7.000630</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B49">
<label>49.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Miranowicz</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liao</surname>
<given-names>J-Q</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nori</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jing</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonreciprocal Photon Blockade</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2018</year>) <volume>121</volume>:<fpage>153601</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.121.153601</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B50">
<label>50.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jiao</surname>
<given-names>Y-F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>S-D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y-L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Miranowicz</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kuang</surname>
<given-names>L-M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jing</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonreciprocal Optomechanical Entanglement against Backscattering Losses</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2020</year>) <volume>125</volume>:<fpage>143605</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.125.143605</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B51">
<label>51.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Maayani</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dahan</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kligerman</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moses</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hassan</surname>
<given-names>AU</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jing</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Flying Couplers above Spinning Resonators Generate Irreversible Refraction</article-title>. <source>Nature</source> (<year>2018</year>) <volume>558</volume>:<fpage>569</fpage>&#x2013;<lpage>72</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-018-0245-5</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B52">
<label>52.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fang</surname>
<given-names>Y-LL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baranger</surname>
<given-names>HU</given-names>
</name>
</person-group> <article-title>Waveguide QED: Power Spectra and Correlations of Two Photons Scattered off Multiple Distant Qubits and a Mirror</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2015</year>) <volume>91</volume>:<fpage>053845</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.91.053845</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B53">
<label>53.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#xd6;zdemir</surname>
<given-names>SK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiao</surname>
<given-names>Y-F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>D-R</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>On-chip Single Nanoparticle Detection and Sizing by Mode Splitting in an Ultrahigh-Q Microresonator</article-title>. <source>Nat Photon</source> (<year>2010</year>) <volume>4</volume>:<fpage>46</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/nphoton.2009.237</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B54">
<label>54.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>&#xd6;zdemir</surname>
<given-names>&#x15e;K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yilmaz</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Highly Sensitive Detection of Nanoparticles with a Self-Referenced and Self-Heterodyned Whispering-Gallery Raman Microlaser</article-title>. <source>Proc Natl Acad Sci U.S.A</source> (<year>2014</year>) <volume>111</volume>:<fpage>E3836</fpage>&#x2013;<lpage>E3844</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1408283111</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B55">
<label>55.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Malykin</surname>
<given-names>GB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Sagnac Effect: Correct and Incorrect Explanations</article-title>. <source>Phys.-Usp.</source> (<year>2000</year>) <volume>43</volume>:<fpage>1229</fpage>&#x2013;<lpage>52</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1070/pu2000v043n12abeh000830</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B56">
<label>56.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fermi</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Quantum Theory of Radiation</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>1932</year>) <volume>4</volume>:<fpage>87</fpage>&#x2013;<lpage>132</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.4.87</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B57">
<label>57.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xiao</surname>
<given-names>Y-F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gaddam</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Coupled Optical Microcavities: an Enhanced Refractometric Sensing Configuration</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2008</year>) <volume>16</volume>:<fpage>12538</fpage>&#x2013;<lpage>43</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OE.16.012538</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B58">
<label>58.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fan</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Fano Interference in Two-Photon Transport</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2016</year>) <volume>94</volume>:<fpage>043826</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.94.043826</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B59">
<label>59.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Controllable Optical Response and Tunable Sensing Based on Self Interference in Waveguide QED Systems</article-title>. <source>Opt Express</source> (<year>2021</year>) <volume>29</volume>:<fpage>3038</fpage>&#x2013;<lpage>54</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/OE.412996</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B60">
<label>60.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cai</surname>
<given-names>QY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jia</surname>
<given-names>WZ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Coherent Single-Photon Scattering Spectra for a Giant-Atom Waveguide-QED System beyond the Dipole Approximation</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2021</year>) <volume>104</volume>:<fpage>033710</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.104.033710</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B61">
<label>61.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Feng</surname>
<given-names>SL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jia</surname>
<given-names>WZ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Manipulating Single-Photon Transport in a Waveguide-QED Structure Containing Two Giant Atoms</article-title>. <source>Phys Rev A</source> (<year>2021</year>) <volume>104</volume>:<fpage>063712</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevA.104.063712</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B62">
<label>62.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Reimann</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Doderer</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hebestreit</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Diehl</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Frimmer</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Windey</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>GHz Rotation of an Optically Trapped Nanoparticle in Vacuum</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2018</year>) <volume>121</volume>:<fpage>033602</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.121.033602</pub-id> </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>