光力学腔链系统吸收性质的研究

发布时间：2020-04-30 01:22

【摘要】：标准的光力学系统由一个固定的镜子和一个可移动的镜子组成,其中可移动镜子通过辐射压与光场耦合。光力学系统可以呈现出丰富多彩的物理现象,例如,光力学诱导透明、光力学诱导吸收和光场的压缩等。本文主要是基于自主编写的程序ompy来研究任意长度光力学腔链系统的结构对光力学诱导透明、光力学诱导吸收、光速减慢和光速加快的影响。具体工作包括:鉴于任意长度光力学腔链系统的计算复杂性,我们编写了光力学系统求解程序ompy,其主要功能是计算光力学系统的吸收谱以及相关性质。ompy涉及两种程序语言:python和fortran,其中python用于符号推导过程,fortran则用来做数值计算。ompy从光力学系统的哈密顿量出发,考虑了量子力学算符的对易关系,采用量子光学中标准的线性化方法来求解海森堡-郎之万方程,可用于研究多个腔和力学振子构成的光力学系统的吸收性质。我们研究了腔链系统的结构对光力学诱导透明和吸收的影响,为凸显主要性质,我们考虑腔链中只有一个二次耦合的光力学腔的情况。首先,研究了由六个腔构成的腔链系统中光力学腔的位置对光力学诱导透明和吸收的影响,其中探测光场在第一个腔。研究发现:当光力学腔在奇数位置时,吸收谱出现一个光力学相互作用引起的透明窗口;当光力学腔在偶数位置时,吸收谱出现一个光力学相互作用引起的吸收峰。将系统扩展到十五个腔,观察到相同的现象。其次,研究了光力学腔链的吸收性质与链的长度的关系。以上研究发现,光力学相互作用在吸收谱上诱导出透明还是吸收,是由探测光场与光力学腔的相对位置决定。在光力学诱导透明和吸收的基础上,针对其每一种情况所对应的腔链结构研究在共振点附近透射光的群速度加快和减慢现象。对固定长度的光力学腔链,当光力学腔在奇数位置时,透射光主要出现光速减慢现象;在偶数位置时,透射光主要出现光速加快现象。对长度可变的光力学腔链,当探测光场和光力学腔都在第一个腔时,透射光主要出现光速减慢现象;当探测光场在第一个腔而光力学腔在第二个腔时,透射光主要出现光速加快现象。我们的研究结果表明,通过使用自主开发的光力学计算软件ompy,可以很方便地研究基于任意长光力学腔链系统的吸收性质,这些性质对于构造基于光力学腔链的量子信息处理系统有着重要的理论意义和实际意义。
【图文】：

图 1.1 光力学系统示意图计算程序现状多领域，我们通常用以下步骤解决一个问题：1、建立相立的模型写出相应的方程组；3、解方程组得到对应的结出一个物理模型的解析解非常困难，因此用数值求解的重要。例如，在经典力学中，我们可以用一组正则坐标们随时间的演化可以用哈密顿正则方程求出。因此一旦可以用数值微分的解法来求解系统的动力学方程。但是的态和可观测量的数学对象更加复杂，这使得编写计算学方程的解也更加困难。在很早之前，为了量子力学教定量子力学问题的程序包[35,36]。虽然这些程序包对于价值，但它们对用来研究新的量子力学问题没有太大的

四川师范大学硕士论文之万方程组的个数增加了一倍。根据前面的推导可知，当海森堡-朗之万方程增加一倍时，后面由海森堡-朗之万方程组推导出的各个方程组都会相应地增因此解析推导该光力学系统的输出场表达式的难度就会大幅度增加。而这只腔组成的光力学系统扩展到两个光力学腔的情况，如果光力学系统中腔的个力学模的个数继续增加，对应的光力学系统的解析推导过程就会变得十分复，在这种情况下，，用程序来求解光力学系统是十分有必要的。光力学系统计算程序ompy(optomechanics by python)根据前面的理论推导，我们设计并完成了光力学系统计算程序 ompy 的第一个前主要是用于研究光力学系统中的光力学诱导透明、光力学诱导吸收以及光快等性质。
【学位授予单位】：四川师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O431.2

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本文编号：2645221