基于回音壁腔和腔光力系统的光信息处理研究

发布时间：2019-08-08 14:55

【摘要】：随着信息时代的到来,传统的电子学器件越来越难以满足需要。与电子相比,光子在信息处理方面具有独特的优势。光子用作信息处理取决于光子器件的发展。近年来,回音壁模式光学微腔和腔光力系统由于其结构简单、功能多样,成为了重要的基础光子器件,在光信息处理中具有广阔的应用前景。本文以光信息处理为目标,围绕着这两个物理体系,分别研究了它们的性质以及在光信息处理中的应用。主要的工作内容为:一、搭建了回音壁模式光学微腔实验平台。通过该平台可以制备出回音壁模式微腔,并可以开展微腔的耦合与测量实验。可制备的微腔包括微球腔,微盘腔和微芯环腔,其尺寸为30-150微米。对这些微腔进行光学测量时,我们采用直径被拉成1-2微米的光纤锥波导实现激光的输入与输出。二、观察并解释了增益腔中的动力学类Fano线型。我们在实验中观察到增益腔中出现了类似于Fano线型的“传输谱”,发现该谱线的线型依赖于泵浦光和信号光的功率以及信号光的扫描速度。为了解释这个现象,我们提出了一个基于三能级系统的激光速率方程和耦合模理论的模型。该模型的计算结果与实验符合的很好。三、与合作者一起实现了两个高品质因子的微芯环腔的耦合与调控。我们在耦合的微芯环腔中,研究了纳米粒子的瑞利散射对正交模式的调控。此外,我们将增益引入到耦合系统中,实现了宇称时间对称的耦合微腔,并观察到了该系统的宇称时间对称与破缺。同时,发现此系统在一定条件下对光的传输具有单向导通性。四、在理论上研究了腔光力学体系中的光力正交模在量子信息中的应用。我们提出了利用光力正交模的绝热和非绝热演化来分别实现不同频率机械模上声子的转移和纠缠制备。五、在理论上提出了耦合腔光力学系统中三路径电磁诱导透明现象。与前人提出三路径电磁诱导吸收不同,我们在耦合腔光力系统中,发现三路径干涉不仅可以诱导吸收,还可以诱导透明。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O431.2

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本文编号：2524432