周期调制PT对称光学波导体系的动力学及其调控

发布时间：2017-10-27 20:11

  本文关键词：周期调制PT对称光学波导体系的动力学及其调控

  更多相关文章： PT对称性 光学波导 周期调制 隧穿动力学

【摘要】：宇称-时间(PT)对称的光学波导体系具有独特的光学性质,在光子信息处理以及集成光学方面具有重要的潜在应用价值,因此激起了广泛地研究兴趣。在所有关于PT对称光学波导体系的研究中,PT对称性的调控是一个最基本、最重要的问题,而且也是光束传播动力学控制的核心内容。因此,人们迫切希望能够寻找一套方便而有效控制PT对称性的方法。本文以PT对称的少通道光学波导体系为研究对象,来说明怎样通过调节外场激光去操控体系的PT对称性及其动力学。本文的结构如下:第一章,我们介绍了PT对称性的定义及其在量子物理和光学中的研究进展。第二章,我们分析地研究了PT对称光学耦合器中的传播动力学及其PT对称性的调控。我们分析地给出了光束在PT对称光学耦合器中传播动力学方程的分析解。研究发现对于没有破缺的PT对称的情形,光强在两个波导间振荡地周期传播,而对于破缺的PT对称的情形,无论光从增益还是损耗的波导入射,光强总是局域在有增益的波导中传播。我们的分析结果很好地解释了最近的实验结果[Nat.Phys.6,192(2010)]。进一步,我们还探索了如何利用周期调制去调控体系的PT对称性,从而有效地去控制体系的传播动力学。第三章,我们研究了PT对称光学耦合器中增益和耗散的Floquet控制。通过周期地调制两波导间的耦合强度,我们发现体系的增益和耗散可以被有效地Floquet控制。甚至一个初始的非厄米体系可以被调制成一个有效的厄米体系,有效的厄米体系对应于高频情形下初始的非厄米体系。因此,与以前只能利用周期调制将体系PT对称性调窄的研究结果不同,我们可以利用周期调制将体系PT对称性调宽。进一步,我们还探讨了体系的隧穿动力学及其相应的光学模拟。第四章,我们进一步将体系扩展到周期调制的非厄米四通道光学波导体系。在高频极限下分析地给出了体系的准能谱。研究发现,对于没有调制的非厄米四通道光学波导体系不具有完全的实能谱,而对于周期调制的体系不仅具有完全的实能谱,而且还可通过周期调制去调节体系完全实能谱的参数范围。另外,通过解析和数值的方法进一步探讨了体系的隧穿动力学,发现可以利用周期调制去操控光在四通道波导中隧穿的方向。第五章,总结和展望。整个文章中,我们将探索如何利用周期调制去调控PT对称少通道光学波导体系的PT对称性和隧穿动力学。作者的研究工作主要集中在第二,三,四章。
【关键词】：PT对称性 光学波导 周期调制 隧穿动力学
【学位授予单位】：吉首大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN25;TN622
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 PT对称性11-14
• 1.1.1 PT对称性的定义11-12
• 1.1.2 PT对称性在量子物理中的研究12
• 1.1.3 PT对称性在光学中的研究12-14
• 1.2 PT对称性的调控14-15
• 1.3 本文主要内容15-17
• 第2章 PT对称光学耦合器中的动力学17-27
• 2.1 引言17-18
• 2.2 未调制体系的PT对称性及其动力学18-22
• 2.3 周期调制体系的PT对称性及其动力学调控22-26
• 2.4 小结26-27
• 第3章 PT对称光学耦合器中增益和耗散的Floquet控制27-36
• 3.1 物理模型28-29
• 3.2 增益和耗散的Floquet控制29-33
• 3.3 光学实现33-35
• 3.4 小结35-36
• 第4章 周期调制非厄米四通道光学波导体系的动力学及其调控36-46
• 4.1 物理模型36-38
• 4.2 实准能谱38-40
• 4.3 动力学及其调控40-45
• 4.4 小结45-46
• 第5章 总结与展望46-47
• 致谢47-48
• 参考文献48-53
• 作者在学期间取得的学术成果53

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