极化子凝聚体系统中怪波现象研究
发布时间：2021-03-21 19:11
玻色和爱因斯坦预言的多粒子集体相干而自发占据基态的玻色—爱因斯坦凝聚（BEC）态,首次由JILA小组于1995年利用磁光阱技术在超低温170nk的87Rb蒸汽中实现。但超低温实验要求和凝聚粒子数目有限,使得气体BEC的应用受到了限制,因此固体材料中实现BEC成为学者们努力的方向。近年,半导体材料中的激子—极化子（简称极化子）成为理想的研究对象。由二维量子阱激子与微腔光子形成的极化子BEC系统具有许多特性,包括:寿命短,有效质量轻,相互作用强,凝聚温度高,增益与耗散共存的非平衡特性,以及操控性强等。我们可用微腔增强空间相干性,可引入多量子阱提高密度,可通过泄漏光子探测体系特性,可借助微纳刻蚀技术与金属薄膜工艺设计系统,可利用表面声波与材料应变操控量子态,可依靠Feshbach共振技术、体系泵浦场失谐量与极化子密度等物理量调节系统参数。这种具有强相互作用和非平衡特性的二维系统,不仅是理论研究的热点,而且也将成为下一代实用量子器件与光信息处理的候选。为防止光信息处理过程中出现光子溃坝（Dam-break）现象,怪波研究变得非常迫切。怪波是时空局域,来无影去无踪的,且振幅峰值是背景波两倍以上的...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非相干泵浦形成的极化子BEC的典型实验装置
5超流性、超导性和Berezinskii-Kosterlitz-Thoules（BKT）、Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）物理现象[50]，同时也拟合了实验上观测到的线性Bogoliubov色散[66,67]。接下来，我们来简单介绍一下实现极化子BEC的实验方案：如图1.2所示，在微腔的强耦合作用下，激子（黑色虚线）与腔光子（绿色虚线）色散曲线在k0处耦合，劈裂成上（Lowerpolariton,LP）和下（Upperpolariton,UP）两支极化子色散曲线。泵浦激光初始激发高能极化子，经声子散射冷却后聚集到下支极化子色散曲拐点处，形成极化子库（黑云部分）。之后，极化子之间相互碰撞产生的强非线性作用，导致极化子从瓶颈区的库向下支的底部扩散，扩散速度较慢。在极化子密度足够大时，通过Bose受激作用增强下支极化子的散射：当受激散射率克服损耗率时，极化子场成为相干场，极化子冷却到最低能态，BEC出现。总之，用微腔实现的极化子可增强空间相干性，多量子阱可提高极化子密度，轻质量易实现低能量子简并，腔泄漏的光子有利于直接探测极化子性质。微纳刻蚀技术以及金属薄膜工艺的成熟，为系统的设计提供了多种可能，表面声波与材料应变的利用，为极化子BEC量子态的操控提供了诸多手段，Feshbach共振技术以及体系的泵浦场失谐量，极化子密度等可调量为系统调节提供便利。这种集实验装置简单、可控、易实现，具有强相互作用和非平衡特性的系统，不仅是理论研究的热点，而且也自然图1.2各粒子色散曲线和极化子凝聚过程。激子（黑色虚线）与光子（绿色虚线）色散曲线在k=0处耦合，劈裂成上（绿色实线）、下（橘色实线）两支极化子色散曲线。泵浦激光初始激发高能极化子，经声子散射冷却聚集到下支色散曲线拐点处，形成极化子库（黑云部分），再经极化子间的散射，冷却到最低能态，形成极化子BEC[5
9第二章非线性薛定谔方程怪波解的数值方法2.1模型和波包方程如图2.1（a），本章我们考虑的是四能级型原子系统与三个中心角频率分别为s、p和c的弱信号尝强探测场和强控制场相互作用的系统。其中，探测场与原子的1、3能级共振或近共振，信号场与2、3能级共振或近共振，控制场与2、4能级共振或近共振，每个原子有四个正交完备的内态（即电子态）jj4,3,2,1。光场的形式如下：..)](exp[,,,,cctittElllcspllrkrer，（2.1）其中，cspl,,是电场的包络，le是cspl,,偏振方向的单位矢量。系统的哈密顿量形式为tHHtHHne,,,,int0rRrrRR，（2.2）(a)图2.1（a）原子系统与信号尝控制场和探测场相互作用的模型。（b）2与，1和2的关系图，其中810s-1[107]。(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]A NEW-TYPE ULTRAVIOLET SHG CRYSTAL——β-BaB2O4[J]. 陈创天,吴柏昌,江爱栋,尤桂铭. Science in China,Ser.B. 1985(03)
本文编号：3093400
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非相干泵浦形成的极化子BEC的典型实验装置
5超流性、超导性和Berezinskii-Kosterlitz-Thoules（BKT）、Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）物理现象[50]，同时也拟合了实验上观测到的线性Bogoliubov色散[66,67]。接下来，我们来简单介绍一下实现极化子BEC的实验方案：如图1.2所示，在微腔的强耦合作用下，激子（黑色虚线）与腔光子（绿色虚线）色散曲线在k0处耦合，劈裂成上（Lowerpolariton,LP）和下（Upperpolariton,UP）两支极化子色散曲线。泵浦激光初始激发高能极化子，经声子散射冷却后聚集到下支极化子色散曲拐点处，形成极化子库（黑云部分）。之后，极化子之间相互碰撞产生的强非线性作用，导致极化子从瓶颈区的库向下支的底部扩散，扩散速度较慢。在极化子密度足够大时，通过Bose受激作用增强下支极化子的散射：当受激散射率克服损耗率时，极化子场成为相干场，极化子冷却到最低能态，BEC出现。总之，用微腔实现的极化子可增强空间相干性，多量子阱可提高极化子密度，轻质量易实现低能量子简并，腔泄漏的光子有利于直接探测极化子性质。微纳刻蚀技术以及金属薄膜工艺的成熟，为系统的设计提供了多种可能，表面声波与材料应变的利用，为极化子BEC量子态的操控提供了诸多手段，Feshbach共振技术以及体系的泵浦场失谐量，极化子密度等可调量为系统调节提供便利。这种集实验装置简单、可控、易实现，具有强相互作用和非平衡特性的系统，不仅是理论研究的热点，而且也自然图1.2各粒子色散曲线和极化子凝聚过程。激子（黑色虚线）与光子（绿色虚线）色散曲线在k=0处耦合，劈裂成上（绿色实线）、下（橘色实线）两支极化子色散曲线。泵浦激光初始激发高能极化子，经声子散射冷却聚集到下支色散曲线拐点处，形成极化子库（黑云部分），再经极化子间的散射，冷却到最低能态，形成极化子BEC[5
9第二章非线性薛定谔方程怪波解的数值方法2.1模型和波包方程如图2.1（a），本章我们考虑的是四能级型原子系统与三个中心角频率分别为s、p和c的弱信号尝强探测场和强控制场相互作用的系统。其中，探测场与原子的1、3能级共振或近共振，信号场与2、3能级共振或近共振，控制场与2、4能级共振或近共振，每个原子有四个正交完备的内态（即电子态）jj4,3,2,1。光场的形式如下：..)](exp[,,,,cctittElllcspllrkrer，（2.1）其中，cspl,,是电场的包络，le是cspl,,偏振方向的单位矢量。系统的哈密顿量形式为tHHtHHne,,,,int0rRrrRR，（2.2）(a)图2.1（a）原子系统与信号尝控制场和探测场相互作用的模型。（b）2与，1和2的关系图，其中810s-1[107]。(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]A NEW-TYPE ULTRAVIOLET SHG CRYSTAL——β-BaB2O4[J]. 陈创天,吴柏昌,江爱栋,尤桂铭. Science in China,Ser.B. 1985(03)
本文编号：3093400
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