非破坏测量的多粒子纠缠纯化方案

提出了一种基于非破坏测量的多粒子纠缠混合态纯化方案.由于W态是该混合纠缠态的基本组成元素,所以称之为混合W纠缠态.利用交叉克尔非线性介质的宇称检测功能和光子计数功能,实现了无须联合Bell态测量和复杂的单光子探测技术的混合W态纠缠纯化方案,从而降低了纠缠纯化的复杂性,有利于实现纠缠纯化过程.     

基于电磁感应透明效应的超慢矢量光孤子

研究基于电磁感应透明效应的A-梯型五能级原子中的超慢矢量光孤子.利用多重尺度展开法导出探测光场的左旋和右旋偏振分量所遵循的耦合非线性薛定谔方程.通过选取合适的参数,使得系统产生的克尔非线性效应与群速度色散平衡,从而探测光场的两个偏振分量可形成稳定的时间矢量光孤子.该矢量光孤子传播的速度可降至10-5c(c为真空中的光速...     

激子极化激元光子学研究进展

研究光与物质相互作用是腔量子电动力学的一个重要方向.早在20世纪50年代,黄昆先生就提出了固体环境中的光子与晶格连续作用的时间演化图像,并指出光子-声子时间上连续不断的相互转化会在物质中形成声子极化激元波,从理论上计算了声子极化激元波的色散关系.Hopfield把这种图像推广到半导体环境中的光子-激子作用上.随后人们在微腔中实现了单原子、单量子点激子的真空拉比振荡.随着半导体微腔生长和微纳加工工艺的提高,激子极化激元的凝聚、超流、涡旋等宏观量子态被实验证明.通过控制微腔结构和光场调控的手段,人们进一步实现了对宏观量子态的相干调控.有机半导体、钙钛矿、二维半导体等新材料体系展现了极大的激子束缚能,有望实现室温量子器件的制备.微腔激子极化激元的研究进入了黄金时代.本文首先从激子极化激元的基本图像入手,详细介绍激子极化激元的概念、色散关系以及常见的激子极化激元体系.其次,总结了研究微腔激子极化激元的材料体系和实验方法,详细介绍了平板微腔和微纳材料自构型微腔的工作原理和具体实例,以及共焦显微荧光光谱和角分辨荧光光谱.第三,对激子极化激元的量子调控进行了总结.详细介绍了激子极化激元的重要宏观量子态以及通过微纳加工和光场调控的方式对宏观量子态的操控.具体分析了两个量子态操控的实例,包括氧化锌超晶格中多重量子态的制备以及凝聚体的参量散射过程.第四,对新型材料中激子极化激元的研究进行了总结,包括二维半导体、有机半导体和钙钛矿.最后,对本文进行总结,并且从理论、实验的角度分别预测了该领域的发展趋势.     

半线性双曲方程的一个非协调有限元超收敛分析

在各向异性条件下,利用有限元方法对半线性双曲方程的一个非协调元逼近进行了研究,通过新的方法与技巧,给出了近似解与精确解的误差估计及超逼近性.最后,通过使用插值后处理技巧得到了整体超收敛结果.     

表面激子极化激元的定域化

在存在着随机粗糙和空间色散时，利用了一个数字模型研究表面激子极化激元的定域化．发现定域化出现在表面激子极化激元的最大频率附近，在广延态上的衰减长度大于定域态上的衰减长度，表面激子极化激元的定域化是受到粗糙表面散射波的毁灭性干涉所引起的．     

二维周期型势阱中激子极化激元玻色爱因斯坦凝聚态局域化研究

研究二维情况下受泵浦光激发和周期型势阱囚禁的激子极化激元系统.以冷原子体系为基础,根据含时变分法,由高斯型试探波函数和Euler-Lagrange方程得出高斯型稳定局域态宽度的条件,用虚时和实时演化方法对冷原子凝聚体动力学行为进行数值模拟.考虑到激子极化激元系统中泵浦、耗散和饱和增益项的影响,将研究推广到激子极化激元凝聚体系.研究二维周期型势阱的不同势阱周期对局域凝聚态行为的影响,并与相同条件下冷原子局域凝聚态进行比较;研究周期型势阱在激子极化激元凝聚态演化过程中的作用.在没有周期型势阱下,局域凝聚态仍然能够出现,势阱存在时能对局域凝聚态的密度分布进行修正.     

快速低功率全光可调局域激子极化激元超材料

激子极化激元指的是材料中激子和光子强耦合而形成的准粒子,由于具有强相互作用而在全光器件中有着广泛的应用前景.近期,本课题组利用周期性矩形孔硫化钨纳米片超材料,实现了低泵浦功率快速响应全光可调激子极化激元.通过线性显微透过光谱实验可以发现结构的透过谱中出现明显的共振行为.类比于表面等离激元和声子极化激元,研究证明共振行为来源于局域激子极化激元.本文还在实验上证明了在波长402 nm,功率85MW cm~(-2),脉冲120 fs激光泵浦下,超材料共振波长处透过率从0.18增加到0.44,并得到时间48.7 ps的快速响应.此外,本文还验证了局域激子极化激元在过渡金属硫化物材料中广泛存在.这种特性使得过渡金属硫化物这种范德瓦尔斯材料在低泵浦功率全光器件和纳米集成回路中具有潜在应用价值.     

J-aggregates聚合物膜的超快飞秒光克尔效应的研究

实验中研究染料分子J-aggregatcs和聚乙烯醇聚合物膜的超快共振光学克尔现象.测量该聚合物膜的光克尔信号随泵浦光功率的变化关系,得到了相关的泵浦阈值.改变泵浦光的波长,发现该聚合物膜的光克尔信号在泵浦光波长为600 nm时达到最大.     

加光子相干场作用下原子线性熵的演化特性

研究了在加光子相干场作用下,处于混态的二能级原子与加光子相干场相互作用系统中原子线性熵的演化规律.结果表明:当相干态平均光子数和加光子数较小时,原子线性熵的振动周期依赖于原子处于基态的概率;当加光子相干态的平均光子数较大时,原子线性熵呈现崩塌与回复现象,其回复周期随加光子数的增加而增加,与原子的初态无关.     

直接带隙Ge/Si_(1-x)Ge_x量子阱中激子态和带间光跃迁

利用有效质量近似和变分原理,对直接带隙Ge/Si1-x Gex量子阱中激子态和带间光跃迁进行研究.结果表明:直接带隙Ge/Si1-x Gex量子阱中带间光跃迁能、激子复合时间和基态振子强度依赖于阱宽和Si1-x Gex中Ge含量.当阱宽大于30nm时,跃迁能、激子复合时间、振子强度对Ge含量和阱宽的变化不敏感;基态线性光极化率随着Ge含量的增加而减小,同时光极化率峰值所对应的光子能量减小.     

Bose-Einstein condensation of photons in an optical microcavity

Bose-Einstein condensation (BEC)-the macroscopic ground-state accumulation of particles with integer spin (bosons) at low temperature and high density-has been observed in several physical systems, including cold atomic gases and solid-state quasiparticles. However, the most omnipresent Bose gas, blackbody radiation (radiation in thermal equilibrium with the cavity walls) does not show this phase transition. In such systems photons have a vanishing chemical potential, meaning that their number is not conserved when the temperature of the photon gas is varied; at low temperatures, photons disappear in the cavity walls instead of occupying the cavity ground state. Theoretical works have considered thermalization processes that conserve photon number (a prerequisite for BEC), involving Compton scattering with a gas of thermal electrons or photon-photon scattering in a nonlinear resonator configuration. Number-conserving thermalization was experimentally observed for a two-dimensional photon gas in a dye-filled optical microcavity, which acts as a 'white-wall' box. Here we report the observation of a Bose-Einstein condensate of photons in this system. The cavity mirrors provide both a confining potential and a non-vanishing effective photon mass, making the system formally equivalent to a two-dimensional gas of trapped, massive bosons. The photons thermalize to the temperature of the dye solution (room temperature) by multiple scattering with the dye molecules. Upon increasing the photon density, we observe the following BEC signatures: the photon energies have a Bose-Einstein distribution with a massively populated ground-state mode on top of a broad thermal wing; the phase transition occurs at the expected photon density and exhibits the predicted dependence on cavity geometry; and the ground-state mode emerges even for a spatially displaced pump spot. The prospects of the observed effects include studies of extremely weakly interacting low-dimensional Bose gases and new coherent ultraviolet sources.     

光超导波中正常态声子行为研究:声子对束缚态

考虑了光超导波理论中光声相互作用的高阶项，研究了声子与双光子的相互作用，利用推广的光子库柏对算符，在平均场近似下得出两动量相反的横光学声子可以通过交换虚光子库柏对产生一个有效的吸引力而形成声子对束缚态，其准粒子是由声子和库柏对组成的复合准粒子，讨论了这种情况下的光超导波基态能．     

一维非线性光子晶体全光开关

为得到响应时间较短的全光开关,在光子晶体的所有高折射率层掺入Kerr介质,基于Kerr非线性效应导致的禁带整体移动原理,设计了两种一维光子晶体全光开关结构。应用时域有限差分(FD-TD：Finite Difference-Time Domain)法,编制Matlab计算程序,对全光开关进行数值特性分析。讨论频率混合效应对全光开关的影响。观察光子局域效应增强光子晶体非线性的现象,验证光子局域效应与光子晶体完整周期结构的层数有关,层数太少光子局域效应不明显。     

复合圆柱形薄壳在重质流体中声辐射的建模与理论预估（Ⅱ）

利用处于无界可压缩重质流体介质中双层复合圆柱形薄壳声振分析的理论模型 ,重点对双层壳体和单层壳体在旋转激励载荷作用下的声辐射能力进行了理论预估 ,并给出了相应的数值计算结果 .计算结果表明 ,壳体在重质流体和轻质流体中的声振特性存在很大差异 .在低频范围 ,外贴阻尼层的双层壳体具有一定的减振降噪效果     

基于泵浦探测技术的非线性光子晶体点缺陷动态特性研究

通过基于时域有限差分技术的数值模拟平台分析了非线性光子晶体点缺陷缺陷模的动态移动特性,采用泵浦-探测法获得非线性点缺陷的透射谱。泵浦光和探测光选择不同的频率以确保探测光不对非线性缺陷模的动态移动特性产生干扰。分析发现,非线性点缺陷的缺陷模在泵浦光的作用下动态移动,移动幅度不仅与泵浦光的能量有关还与泵浦光的频率有关。进一步地从理论上分析了非线性点缺陷的动态移动特性,所得结论与数值模拟结果一致。该结论为设计光子晶体全光器件提供重要参考。     

细胞骨架微管中Kerr效应对水的电偶极集体辐射的影响

该文运用量子场论路径积分方法,研究细胞骨架微管中水分子与电磁场的相互作用,给出了含有Kerr非线性项的电磁辐射运动方程,进而讨论了Kerr效应对水的电偶极集体辐射的影响.     

一种基于光子晶体的新型微带天线的设计

微带天线在通信、雷达等领域应用广泛,但传统微带天线存在尺寸较大、后向辐射严重等缺点.通过在普通微带天线的介质基板内,引入高度不同的周期性圆柱空气隙作为光子晶体,设计了一种新型微带天线,并利用HFSS 10.0软件对该天线进行仿真.仿真结果表明,光子晶体的引入提高了微带天线的辐射增益,削弱了沿基底方向的辐射,并减弱了天线的后向辐射,天线在整个工作频段内具有良好的辐射特征.     

黑体辐射与原子相互作用的累积量展开

本文采用固体论中的Fano-AnderSon模型哈密顿作为描写单电子原子与黑体辐射场相互作用系统的哈密顿,把高激发态原子的自旋系统归结为赝粒子系统,利用热力学缴扰论中的累积量展开法计算此赝粒子—光子相互作用系统的哈密顿,与已知的理论和实验结果比较。     

Trapping and emission of photons by a single defect in a photonic bandgap structure

By introducing artificial defects and/or light-emitters into photonic bandgap structures, it should be possible to manipulate photons. For example, it has been predicted that strong localization (or trapping) of photons should occur in structures with single defects, and that the propagation of photons should be controllable using arrays of defects. But there has been little experimental progress in this regard, with the exception of a laser based on a single-defect photonic crystal. Here we demonstrate photon trapping by a single defect that has been created artificially inside a two-dimensional photonic bandgap structure. Photons propagating through a linear waveguide are trapped by the defect, which then emits them to free space. We envisage that this phenomenon may be used in ultra-small optical devices whose function is to selectively drop (or add) photons with various energies from (or to) optical communication traffic. More generally, our work should facilitate the development of all-optical circuits incorporating photonic bandgap waveguides and resonators.     

非线性光子晶体缺陷双稳现象研究

采用非线性时域有限差分方法和时间耦合模理论,研究具有Kerr非线性直接耦合类型光子晶体缺陷的双稳现象.结果表明,时间耦合模理论是分析非线性光子晶体缺陷双稳现象的有效工具.研究发现,与上跳点附近的行为比较,双稳态在下跳点附近具有更大的透射对比度,因此,当利用缺陷的双稳现象实现光开关时,应把开关工作点设在靠近下跳点的位置.理论分析与模拟实验的结果一致.