基于可控光力系统的非互易传输
发布时间：2022-01-07 01:19
光本身携带动量,当光照射在物体表面时,动量会传递给物体,并由此对物体产生力的作用,即光辐射压力。基于此原理,布兰津斯基（Braginsky）等人于1967年提出了由光腔和力学振子通过辐射压耦合而形成的光力系统,从而开启了腔光力这个全新的领域。半个世纪以来,相关科研工作者从微测量、光操控、光存储等多个方面,对光力系统在理论和实验两方面进行了较为全面的研究。近年来,伴随着纳米工艺的飞跃发展,光力系统的空间构造尺寸得以逐步降低,进而量子效应愈发明显。这便为研究者通过构建各式各样的纳米级量子器件,实现远距离的量子通信和大尺度的量子计算提供了可能。非互易量子器件是构成量子网络最重要的基础元件之一,它通过介质时间和空间上的有效调制,打破光传播的空间对称性,从而实现光的单向传播。非互易器件可用于构造单向循环器、隔离器等,从而避免由于光干涉等效应导致的光耗散,进而保护传输中的光信号。当前,基于辐射压耦合的光力量子器件,由于其自身的高灵敏度和易操控性,受到了非互易领域研究者的广泛关注。构造非互易单光子光力量子器件,我们需要光力系统在单光子下的耦合强度接近腔模的阻尼率,但对于一般的光力系统,单光子下的光力...
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LIGO引力波激光干涉仪基本结构图
31.2腔光力系统的基础构成和实验参数如图1.2所示，典型的腔光力系统是由法布里-珀罗光学腔（Fabry–Pérotcavity）和可以移动的腔镜（充当力学振子的作用），通过光辐射压力耦合而成的。该系统在缺少外部激光驱动，仅考虑由光子碰撞所引入的光辐射压耦合相互作用的情况下，其量子化光学腔场后的系统哈密顿量可以写作（1，m1）图1.2标准的法布里-珀罗腔光力系统。0sIHHH，（1.2.1）其中，该系统的自由部分sH由光学腔的自由部分0H和力学振子的自由部分mH组成，0H和mH的具体形式如下0aHaa，2212mmHqp。（1.2.2）光学腔的共振频率为a，a和a分别为光学腔场的湮灭算符和产生算符，两者之间满足对易关系a,a1。力学振子的本征频率为m，p为力学振子的动量算符，q为力学振子的位置算符，其满足对易关系q,pi。力学振子与光学腔的非线性光力辐射压耦合形式为0IHgaaq，（1.2.3）单光子光力耦合强度为0g，接下来，我们对力学振子做量子化操作。令12qbb，2ipbb，（1.2.4）其中b和b分别为力学振子的湮灭算符和产生算符。将公式（1.2.4）带入（1.2.2）和（1.2.3），并由两者的对易关系式[b,b]1，我们可以得到全量子化的腔光力系统的哈密顿量
13111222224det，detAdetB2detC。（2.3.32）满足的44矩阵可以写成22的分块矩阵形式如下11121314212223243132333441424344TACCB。（2.3.33）此处，我们选取一组已经被实验验证的光力学系统的实验参数[16]，在该参数的选取下可实现相当大的光子声子纠缠。图2.3为在不同的力学振子质量下，光子声子的纠缠随重整频率m的变化曲线，其中参数选取如下光学腔长度为L1mm，驱动激光的波长为810nm，驱动激光的功率为P50mw。力学振子的阻尼率和温度分别为200m，T400mK。图2.3中虚线取力学振子有效质量为m5ng，精密常数为4F1.0710；实线取力学振子有效质量为m50ng，精密常数为4F3.410。图2.3纠缠随重整频率m的变化曲线，其中光学腔参数满足光腔长度为m，驱动激光的波长为810nm，驱动激光的功率为P50mw。力学振子参数为振子的阻尼率为200m，温度为T400mK。图中虚线为取力学振子有效质量为m5ng，精密常数为4F1.0710；实线为取力学振子有效质量为m50ng，精密常数为4F3.410。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Nonreciprocal unconventional photon blockade in a spinning optomechanical system[J]. BAIJUN LI,RAN HUANG,XUNWEI XU,ADAM MIRANOWICZ,HUI JING. Photonics Research. 2019(06)
本文编号：3573522
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LIGO引力波激光干涉仪基本结构图
31.2腔光力系统的基础构成和实验参数如图1.2所示，典型的腔光力系统是由法布里-珀罗光学腔（Fabry–Pérotcavity）和可以移动的腔镜（充当力学振子的作用），通过光辐射压力耦合而成的。该系统在缺少外部激光驱动，仅考虑由光子碰撞所引入的光辐射压耦合相互作用的情况下，其量子化光学腔场后的系统哈密顿量可以写作（1，m1）图1.2标准的法布里-珀罗腔光力系统。0sIHHH，（1.2.1）其中，该系统的自由部分sH由光学腔的自由部分0H和力学振子的自由部分mH组成，0H和mH的具体形式如下0aHaa，2212mmHqp。（1.2.2）光学腔的共振频率为a，a和a分别为光学腔场的湮灭算符和产生算符，两者之间满足对易关系a,a1。力学振子的本征频率为m，p为力学振子的动量算符，q为力学振子的位置算符，其满足对易关系q,pi。力学振子与光学腔的非线性光力辐射压耦合形式为0IHgaaq，（1.2.3）单光子光力耦合强度为0g，接下来，我们对力学振子做量子化操作。令12qbb，2ipbb，（1.2.4）其中b和b分别为力学振子的湮灭算符和产生算符。将公式（1.2.4）带入（1.2.2）和（1.2.3），并由两者的对易关系式[b,b]1，我们可以得到全量子化的腔光力系统的哈密顿量
13111222224det，detAdetB2detC。（2.3.32）满足的44矩阵可以写成22的分块矩阵形式如下11121314212223243132333441424344TACCB。（2.3.33）此处，我们选取一组已经被实验验证的光力学系统的实验参数[16]，在该参数的选取下可实现相当大的光子声子纠缠。图2.3为在不同的力学振子质量下，光子声子的纠缠随重整频率m的变化曲线，其中参数选取如下光学腔长度为L1mm，驱动激光的波长为810nm，驱动激光的功率为P50mw。力学振子的阻尼率和温度分别为200m，T400mK。图2.3中虚线取力学振子有效质量为m5ng，精密常数为4F1.0710；实线取力学振子有效质量为m50ng，精密常数为4F3.410。图2.3纠缠随重整频率m的变化曲线，其中光学腔参数满足光腔长度为m，驱动激光的波长为810nm，驱动激光的功率为P50mw。力学振子参数为振子的阻尼率为200m，温度为T400mK。图中虚线为取力学振子有效质量为m5ng，精密常数为4F1.0710；实线为取力学振子有效质量为m50ng，精密常数为4F3.410。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Nonreciprocal unconventional photon blockade in a spinning optomechanical system[J]. BAIJUN LI,RAN HUANG,XUNWEI XU,ADAM MIRANOWICZ,HUI JING. Photonics Research. 2019(06)
本文编号：3573522
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3573522.html
