闭合轨道理论在二层介质中原子自发辐射问题上的应用

利用量子电动力学计算了二层介质中电磁场零点涨落,并用原子物理中发展成熟的闭合轨道理论探讨了原子自发辐射速率随发光原子离开界面的距离的增加而变化的特性.研究结果表明:当发光原子远离界面时,原子自发辐射速率呈现衰减的周期振荡现象.通过傅立叶变换,得到了原子自发辐射速率随发光原子离开界面的距离的增加而振荡的频率,为了解释这些现象,我们首次将闭合轨道理论应用于研究两层介质中原子的自发辐射,给出了一种对原子自发辐射现象新的理解方式.     

木堆积结构光子晶体中辐射子簇的非指数衰减动力学研究

在低折射率对比的木堆积光子晶体结构中,讨论了光子晶体元胞内辐射子簇自发辐射速率分布和非单指数衰减动力学问题.结果表明,自发辐射速率分布和辐射子簇的衰减快慢很大程度上依赖于辐射子的跃迁频率. 辐射子跃迁频率位于光子带隙上带边的自发辐射速率慢于位于赝带隙中心的速率,这与传统理论不符.本文定义了衰减函数,计算的平均衰减寿命和实验结果吻合.这些结果为实验探测时间分辨衰减动力学以及局域态密度提供了理论依据.     

非同心介质球壳内外的电场分布

利用分离变量法得到处在均匀外电场中非同心介质球壳内外电场表达式,数值结果显示尽管非同心球壳最内层介质中的电场不同于同心球壳的匀强场而是非匀强场,且在轴线上沿外场方向场强增大,但也非常接近均匀电场.     

电场下聚丙烯薄膜的光发射

采用电致发光测量方法对聚丙烯薄膜在均匀直流电场作用下的发光变化进行了研究,分析了聚丙烯薄膜在高电场作用下的发光特性和电场对发光的影响.研究结果表明:聚丙烯的发光量随电场而增大,场强越大,从两极注入的载流子获得的动能越大,越容易与发光中心发生碰撞,将能量转化为激发过程.在3.9 MV/cm以下,发光量随时间变化不大,在4.0 MV/cm时,发光量陡增,发生预击穿.     

环形四能级负折射率原子系统

提出一个闭合的四能级原子系统, 利用量子相干技术使介质具备左手材料特性(负折射率), 考虑旋转波近似以及在高密气体中的局域场效应, 利用密度矩阵方法进行理论计算, 数值模拟结果表明, 介质同时在两个可见光频率区域内实现了负折射率, 通过调节控制场强度可改变负折射率的频率范围.      

分层介质中原子电四极辐射速率的计算

利用平面分层介质中电磁场Green函数的解析形式,求解位于复杂分层介质结构中的原子电四极自发辐射速率.考虑一特例,结果表明与特殊介质结构中由电磁场模式求解的电四极子衰减速率相同.     

多组元复合介质的高阶非线性极化率

如果复合介质内的电场是均匀的,即各组元内的局域电场的空间涨落充分小,就可以用复合介质的有效非线性介电函数作泰勒展开的方法,导出n组元复合介质的有效高阶非线性极化率的公式。公式在低密度极限下对三组元的复合体系作了应用。     

多组元复合介质的高介非线性极化率

如果复合介质内的电场是均匀的，即各组元内的局域电场的空间涨落充分小，就可以用复合介质的有效非线性介电函数作泰勒展开的方法，导出ｎ组组元复合介质的有效高阶非线性极化率的公式，公式在低密度极限下对三组元的复合体系作了应用。     

基于石墨烯双曲色散腔中回音廊共振的纳米激光器

本文设计并研究了基于石墨烯球形双曲色散超材料腔(由多层石墨烯和介质交替包裹介质核组成)中回音廊共振的纳米激光器.首先说明该石墨烯-介质核壳结构具有双曲型色散关系,支持共振波长远大于腔尺寸的回音廊模式,能够把电场局域在深度亚波长的区域.另外,由于该腔支持多个不同阶次的偶极回音廊共振,并能够在不同介质层中形成强约束电场,具有高Purcell因子.因此,通过在相应的介质层引入增益,可实现多波长激射,且阈值较低.对于直径404 nm的腔,在32.3μm的激射阈值仅为80.6 cm~(-1).进一步说明通过改变介质折射率、石墨烯费米能级或石墨烯/介质层对数,还能够实现激射波长的宽带调谐.最后说明对于仅由2对石墨烯/介质层组成的回音廊共振腔,最大共振波长和直径比也达到约50倍,相应的激射阈值仅90.74 cm~(-1).该纳米激光器兼备了深度亚波长、低阈值和宽带可调谐等特性,有望在太赫兹集成器件中发挥重要的应用.     

基于双正交小波变换的介质目标电磁散射特性研究

推导了一种求解介质目标的PMCHWT方程,并应用到非均匀介质目标的电磁散射问题中.为了加速矩阵方程的求解,引入了db97双正交小波变换对阻抗矩阵进行稀疏化处理;对均匀介质目标与非均匀介质目标的电磁散射特性进行了分析,将结果与普通的电场积分方程以及体积分方程的计算结果相比较;数值结果表明,PMCHWT方程相比于普通的电场积分方程具有抗内谐振的优点,双正交小波变换的使用大大加速了方程的求解速度.