非互易非常规光子阻塞
发布时间：2021-07-13 14:53
互易性是光学中一个基本的原理,要求系统具有交换对称性,即当激励端口和响应端口交换位置时,传输通道的响应是对称的。它具有重要的意义,对处理光学信号的方式做出了基本的限制。然而研究发现打破这种交换对称性的非互易器件在通信中具有诸多优势,如能够保护光源免受反向噪音的影响,即隔离器与循环器,这类器件也已经成为光子系统中的基本器件。早期的互易性器件主要基于磁光效应,但是这类设备功耗大,笨重不利于集成,随后研究发现利用非线性,时空调制等方法可以克服上述缺点,让非互易器件走向集成芯片化。然而最近大部分非互易研究主要集中在经典透射率,纯量子的非互易设备很少被注意。近年来量子信息快速发展,量子通信需要单光子源。光子阻塞作为一种可产生良好单光子源的方法而得到广泛关注,多种产生光子阻塞的非线性系统涌现出来。本文结合两者研究纯量子非互易效应-非互易非常规光子阻塞。主要的研究内容和研究结果如下:第一章主要介绍光子阻塞与非互易性的概念与其发展进程以及最近的研究现状。第二章主要介绍光子阻塞的一些基本知识。第三章主要研究纯量子非互易效应-非互易非常规光子阻塞。本文研究在耦合光力系统中,旋转对光子阻塞的影响。旋转腔技术...
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
腔耦合原子系统实现常规光子阻塞的实验模型图[3]
湖南师范大学硕士学位论文图1-3:实验上常用的具有不同品质因子各类的光学微腔系统[67]。法获得的尺寸和质量参数体系的量子力学基础测试的途径[70]。在腔光力学中多种重要且有趣的应用被研究，其中包括光力诱导透明[71–73]，光子阻塞，纠缠，力学压缩[74]，冷却[75]等。此外，腔光力学除了单腔系统，耦合腔系统也得到了广泛的关注。相对于单腔光力系统而言，耦合腔系统有许多独特的优势。可调的双腔耦合强度让它比单腔系统多一个可调的自由度，因此可以用来实现非常规光子阻塞，与激光类比的声子激光[76–78]，翻转光力诱导透明[79],耗散诱导透明[80]。驱动光与它的频率边带可以谐振地调谐，声子冷却在其中可以实现[75]。此外通过一个增益光学腔耦合一个耗散微腔可以构造宇称-时间对称系统[78]。在这个系统中，特征值和特征函数可以合并，也就是可以出现另外点。在另外点系统中单模激光、非互易光学传输或超高灵敏度传感[81–83]可以实现，为设计光-物质相互作用和操作另外点中的量子器件开辟了一条有前途的新路径。1.4小结本章内容介绍了：a光子阻塞的概念、产生、发展与应用；b非互易的的概念、发展与应用。c腔光力学的产生、发展与应用。第二章将聚焦腔光子阻塞物理起源和判据的问题。第三章中是本论文的主要研究内容—非互易非常规光子阻塞，本文从耦合弱的光力-6-
湖南师范大学硕士学位论文其中0=ωoωl是光学腔频率与驱动光频率之间的失谐。数态|n作用到哈密顿量(2-4)上，可以得到：H|n=(0aa+Uaaaa)|n=[0aa+Ua(aa1)a]|n=[0aa+UaaaaUaa]|n=[0aa+U(aa)2Uaa]|n=[n0+n2UnU]|n=E|n,(2-5)其中因为ξ作为一种弱驱动，将它视为系统的轻微的扰动。因此能得到弱驱动下和0失谐下系统的本征能级E，能级图展示在图2-1。可以很直观的发现，当不存在非线性时(U=0)，能级是简谐的，即每个能级的间距是相等的。当某一频率的光输入该系统时，光子依次占据系统的每个能级，不存在光子阻塞。当存在Kerr非线性U时，能级之间的间距是非简谐的,连续流之间的能量差异不是恒定的。单一频率的光输入系统时，光学腔吸收一个光子，从|0态跃迁到|1。由于更上能级间距的失谐(|1|2为2U)，光子不能继续往上跃迁。因此后续的光子只有等腔中的光子输出才能进入腔中，光子趋于一个一个的输出光学腔。图2-1:Kerr非线性腔能级图，解释了光子阻塞的发生[49]。-10-
【参考文献】：
期刊论文
[1]Optomechanically induced transparency in a spinning resonator[J]. HAO Lü,YAJING JIANG,YU-ZHU WANG,HUI JING. Photonics Research. 2017(04)
本文编号：3282269
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
腔耦合原子系统实现常规光子阻塞的实验模型图[3]
湖南师范大学硕士学位论文图1-3:实验上常用的具有不同品质因子各类的光学微腔系统[67]。法获得的尺寸和质量参数体系的量子力学基础测试的途径[70]。在腔光力学中多种重要且有趣的应用被研究，其中包括光力诱导透明[71–73]，光子阻塞，纠缠，力学压缩[74]，冷却[75]等。此外，腔光力学除了单腔系统，耦合腔系统也得到了广泛的关注。相对于单腔光力系统而言，耦合腔系统有许多独特的优势。可调的双腔耦合强度让它比单腔系统多一个可调的自由度，因此可以用来实现非常规光子阻塞，与激光类比的声子激光[76–78]，翻转光力诱导透明[79],耗散诱导透明[80]。驱动光与它的频率边带可以谐振地调谐，声子冷却在其中可以实现[75]。此外通过一个增益光学腔耦合一个耗散微腔可以构造宇称-时间对称系统[78]。在这个系统中，特征值和特征函数可以合并，也就是可以出现另外点。在另外点系统中单模激光、非互易光学传输或超高灵敏度传感[81–83]可以实现，为设计光-物质相互作用和操作另外点中的量子器件开辟了一条有前途的新路径。1.4小结本章内容介绍了：a光子阻塞的概念、产生、发展与应用；b非互易的的概念、发展与应用。c腔光力学的产生、发展与应用。第二章将聚焦腔光子阻塞物理起源和判据的问题。第三章中是本论文的主要研究内容—非互易非常规光子阻塞，本文从耦合弱的光力-6-
湖南师范大学硕士学位论文其中0=ωoωl是光学腔频率与驱动光频率之间的失谐。数态|n作用到哈密顿量(2-4)上，可以得到：H|n=(0aa+Uaaaa)|n=[0aa+Ua(aa1)a]|n=[0aa+UaaaaUaa]|n=[0aa+U(aa)2Uaa]|n=[n0+n2UnU]|n=E|n,(2-5)其中因为ξ作为一种弱驱动，将它视为系统的轻微的扰动。因此能得到弱驱动下和0失谐下系统的本征能级E，能级图展示在图2-1。可以很直观的发现，当不存在非线性时(U=0)，能级是简谐的，即每个能级的间距是相等的。当某一频率的光输入该系统时，光子依次占据系统的每个能级，不存在光子阻塞。当存在Kerr非线性U时，能级之间的间距是非简谐的,连续流之间的能量差异不是恒定的。单一频率的光输入系统时，光学腔吸收一个光子，从|0态跃迁到|1。由于更上能级间距的失谐(|1|2为2U)，光子不能继续往上跃迁。因此后续的光子只有等腔中的光子输出才能进入腔中，光子趋于一个一个的输出光学腔。图2-1:Kerr非线性腔能级图，解释了光子阻塞的发生[49]。-10-
【参考文献】：
期刊论文
[1]Optomechanically induced transparency in a spinning resonator[J]. HAO Lü,YAJING JIANG,YU-ZHU WANG,HUI JING. Photonics Research. 2017(04)
本文编号：3282269
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