腔量子电动力学系统相干完全吸收与非经典态制备

发布时间：2021-11-29 11:24

　　光吸收是光与物质相互作用的效应之一,如何实现光的完全吸收一直是科学研究者们十分关注的问题。为实现这一目的,人们不断地用天然材料、人造材料（结构）尝试。2010年Chong等人运用时间反演、反激光等物理思想:将谐振腔内的增益介质替换成耗散介质,然后用两束振幅相同、频率相同、传播方向相反的激光从两侧驱动腔,选择合适系统参数后,实现了相干完全吸收。这一技术的实现,引发了广大研究者们的兴趣,随后他们在光腔、波导、一维光子结构、超薄结构、等离子体、石墨烯、超材料等结构和材料中实现了相干完全吸收。相干完全吸收的实现,为制作全光学开关、传感器、调谐器、滤波器等提供了理论和技术基础,并部分己在实验室实现了。考虑到量子效应,量子区域的相干完全吸收会有一些新颖的特性。本文基于全量子理论研究了腔量子电动力学系统的相干完全吸收及其非经典态制备,以及多个光力系统的机械振子GHZ态和cluster态的制备。首先考虑一个腔内放置了单个原子或量子点的腔量子电动力学系统,用两束相同的激光分别从左右两侧驱动腔。由于强耦合导致的光子阻塞效应,系统可近似到单光子空间内演化。通过全量子理论分析,得到了非线性区域的相干完全吸收条... 

【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：99 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１双端输入ＣＰＡ系统

它具有增益和损耗双重特性，其有效介电常数和磁导率都可用纯虚数表示，但??符号相反。Ｗｕ等人通过设计“核－壳”棒状物光子晶体［３１］，在核心或壳体中分别??分布有损耗和增益物质，损耗和增益分别体现在核和壳的介电常数中（图１．２）。这??种光子晶体的有效介质表现出正的纯虚数介电常数和负的纯虚磁导率，且绝对值大??小相等。通过数值模拟，实现了?ＣＰＡ和激光器的仿真。通过简单地调整入射波的对??称性，可观察到ＣＰＡ和受激发射的激光态之间的转换。??？?＼（ｃ）??０?５?１０，，?１５?２０?２５??ｄ／ａ??图１．２?“核－壳”棒状物光子晶体上的ＣＰＡ。??通过两束激光干涉产生的ＣＰＡ和其它完全吸收相比，有着自己的特点以及广泛??的应用。??第一？，突破介质固有吸收极限，自身对光吸收率低的介质也能实现ＣＰＡ。石墨??３??

崳姡模希茫裕希遥粒蹋牐模桑樱樱牛遥裕粒裕桑希危崳?两个相千光束的相对相位，能够增强或抑制石墨烯中的共振吸收。相干吸收可以从??接近９９．９３％?（ＣＰＡ）连续调谐到小于０．０１?％?（ＣＰＴ）（图１．５）。这些现象依赖于??等离子共振的相互作用和光束对图案化石墨烯的干涉，并且通过改变结构设计和石??墨烯掺杂水平可以在较宽的中红外至太赫兹范围内自由实现。另外，石墨烯的开环??？ＢＫ；；４—?｜ｅｏ?＼?Ｗ?＼?／??／?％?０?１．０?２．０?３．０?４．０??Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ?＾?Ｐｈａｓｅ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，?ｔｔ?？?—??ｇｒａｐｈｅｎｅ?（ＰＧ）??图１．５?（ａ）单层纳米结构石墨烯薄层的ＣＰＡ原理图。（ｂ）调制两束光间的相对相位得到ＣＰＡ??和ＣＰＴ的转换。??结构在太赫兹体系中也显示出强烈的等离子共振［４６］，通过引入驱动电压来适当控??制石墨烯的化学势，以实现可调谐太赫兹ＣＰＡ。调节反向传播的两个相干光束的相??对相位，吸收率可以从９９．７％连续调节到小于２．１?ｘ?１０－４％。??ＣＰＡ的实现引发了广大研宄者的浓厚兴趣，他们利用这一物理过程开发了一系??列的应用


本文编号：3526415