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．     

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.     

二维简谐势阱中理想气体玻色-爱因斯坦凝聚的转变温度

用直接数值求和的方法研究了低温、低密度理想量子气体的玻色一爱因斯坦凝聚问题．对于二维简谐势阱体系，计算了体系粒子数给定时玻色一爱因斯坦凝聚的转变温度，并分析了积分方法与数值求和方法存在差别的原因．结果表明在低温、低密度条件下采用数值方法可更精确的反映系统的特性，积分方法的结果应作修正．     

单轴各向异性半无限左手化材料中的表面极化激元

根据表面极化激元的电磁场,讨论了p偏振和s偏振情况下,单轴各向异性半无限左手化材料中的表面极化激元的存在区域,以及表面极化激元的色散关系.结果表明极化激元可以存在于非左手化材料中,同时还可以存在于单轴各向异性左手化材料中.研究了单轴各向异性左手化材料中平行于轴的介电分量和磁导率分量对表面极化激元的影响.     

二维双色型光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚的局域化

利用含时变分法研究了二维双色型光晶格中玻色爱因斯坦凝聚中稳定局域态的性质.根据含时变分法利用高斯型试探波函数和Euler-Lagrange方程给出了高斯型局域态的波包宽度随时间变化的二阶微分方程,确定稳定了局域态的波包宽度.利用数值计算方法直接求解了Gross-Pitaevskii方程,给出了稳定局域态的空间分布.结果表明,在原子之间存在非线性排斥和吸引作用,或者非线性相互作用为零时,在二维玻色-爱因斯坦凝聚中均可以形成稳定的局域态.     

推迟效应对超晶格中极化激元的影响

本文给出了Si-SiO_2超晶格和GaAs-SiO_2超晶格中极化激元的色散关系,通过与无推迟的极限情况进行比较,着重分析了推迟效应对体模式和表面模式所带来的影响。     

光学微腔中WSe2激子与光子耦合效应的研究

研究了300 K下,自制的法布里-珀罗(Fabry-P6rot,F-P)半导体微腔中,光场与WSe2单分子薄膜激子之间的强弱耦合作用.利用集成角分辨功能的显微荧光/白光反射光谱系统研究了样品的光学性质,并在强耦合区间内看到了激子极化激元的形成,对应的拉比分裂能量为46.7 meV.理论拟合结果跟实验现象吻合,为激子极化...     

膜厚对三元混晶双层系中声子极化激元模的影响

采用改进的无规元素等位移模型和玻恩-黄近似,运用电磁场的麦克斯韦方程和边界条件,研究了薄膜厚度对由极性三元混晶组成的双层薄膜系统中的表面和界面声子极化激元的影响.以GaAs/AlxGa1-xAs双层系统为例,获得了其中表面和界面声子极化激元作为膜厚之函数的数值结果并进行了讨论.结果指出:在双层系统的六支表面和界面声子极化激元模中,当两种薄膜材料的厚度均变化时,只有三支界面声子极化激元的频率随之变化,而另外三支表面声子极化激元的频率则几乎不变.而当只有其中一种薄膜材料的厚度发生变化时,则只对其与另一种薄膜材料界面处且位于此种材料的纵横光学声子频率区间内的界面极化激元的频率有影响,而对其他的表面和界面极化激元的频率则没有太大的影响.     

二维玻色-爱因斯坦凝聚中平头孤立子稳定性的研究

利用静态和含时变分法研究了二维圆对称玻色-爱因斯坦凝聚中平头孤立子的稳定性.采用静态变分法给出了确定稳定孤立子参数的方程组,并给出了只考虑原子之间两体相互作用时稳定孤立子的振幅、宽度和化学势的解析表达式;采用含时变分法给出孤立子宽度随时间演化的微分方程和有效势能的解析表达式.结合静态和含时变分法对体系的稳定性进行分析,结果表明:在原子之间存在两体排斥和吸引相互作用时均可以形成稳定的平头孤立子;三体相互作用对体系的稳定性起调整作用(增强或减弱体系的稳定性);相对于三体相互作用,高阶相互作用对体系的稳定性有重要影响.     

吸引玻色-爱因斯坦凝聚在二维空间中的整体稳定性

讨论出现在吸引玻色-爱因斯坦凝聚中的一类阻尼Gross-Pitaevskii（GP）方程（在数学上又称为带调和势的阻尼非线性Schroedinger方程） iφ1＋△φ-｜x｜^2φ＋｜φ｜^2φ＋iλφ=0, 其中t≥0,x∈R^2,λ是阻尼参数．这类方程已不再满足能量守恒定律,与不带阻尼的GP方程有很大的区别．对照玻色-爱因斯坦凝聚的物理性质,获得了其初值问题的整体稳定性的一个充分条件,且证明了该条件与一个非线性数量场方程的唯一正解相关．另外还获得了初值问题解坍塌的一个必要条件．     

二维吸引Bose-Einstein凝聚的临界值和稳定性

研究描述吸引Bose- Einstein凝聚 (BEC)的二维Gross- Pitaevskii(GP)方程 .从偏微分方程的严格理论出发 ,应用变分方法 ,解析地导出了凝聚原子的临界值 ,这个值与实验结果完全一致 .进一步在这个临界值下 ,证明了基态孤立子的存在性及其轨道稳定性 .这个结果与Einstein的预测完全一致 .     

玻色—爱因斯坦凝聚在一维周期量子阱中的有效质量研究

当玻色爱因斯坦凝聚体处于一维周期量子阱中的时候,我们可以得到定态GP方程的一组精确解,利用这组精确解我们对玻色爱因斯坦凝聚体在一维周期量子阱中的有效质量进行了研究,经过研究发现原子间的非线性相互作用使得有效质量增大。     

一维周期棘齿势场作用下玻色-爱因斯坦凝聚体的混沌

考虑非对称的一维周期棘齿势场作用下拉长的玻色-爱因斯坦凝聚原子云的动力学行为.运用直接微扰和积分方程的方法研究了该系统的空间Melnikov混沌特征.理论解析和相应数值结果均表明,此系统在空间坐标具有Melnikov混沌性质.     

玻色-爱因斯坦凝聚中的色散关系

超流性是玻色-爱因斯坦凝聚宏观量子效应的重要体现,分别用运动方程法和哈密顿量对角化方法,通过傅里叶变换导出了玻色-爱因斯坦凝聚超流体的色散关系,并给出了凝聚体中声子速度的表达式.结果表明,在长波极限下,色散关系与波数近似成线性关系.     

Bose-Einstein 凝聚态中的一维Gross-Pitaevskii方程的包络周期解和孤立波解

非线性Schrdinger方程的精确解对于理解Bose-Einstein凝聚态动力学演化有重要的作用。应用Jacobi椭圆函数展开法, 求得描述Bose-Einstein凝聚态的一维Gross-Pitaevskii方程的包络周期解。在极限情况下, 包络周期解可导出包络孤立波解。     

准一维偶极玻色-爱因斯坦凝聚体中的亮孤子

通过变分法分析,发现排斥短程相互作用的准一维BEC是不存在亮孤子的,但是当长程的偶极相互作用存在时,两者的相互影响导致了准一维BEC凝聚体中稳定的亮孤子的产生.另外,当偶极相互作用过大时,又会破坏孤子.     

玻色凝聚态在一维无限深势阱中的稳定性分析

从描述玻色爱因斯坦凝聚的基本方程（Gross—Pitaevskii方程）出发,利用一种半经典的方法对其基态的稳定性进行了分析,发现在一维有限体系内其基态定态解是稳定的．这个结果与利用其他方法所得到的结果相一致．     

异核两组分玻色-爱因斯坦凝聚体中矢量孤子的动力学性质

本文基于准一维异核两组分玻色-爱因斯坦凝聚体的Gross-Pitaevskii（GP）方程,通过数值方法研究了亮-亮孤子和亮-暗孤子在不同的相对相位下的碰撞问题。没有外部势阱的束缚时,若亮-亮孤子的相对相位是π,它们会产生完全弹性碰撞,当相对相位是π2时亮-亮孤子对碰撞会产生能量的转移。若存在外部势阱,其相对相位为π时亮-亮孤子对产生了周期性碰撞,而相对相位是π2时亮-亮孤子对碰撞合并成一个孤子,并伴随有能量逃逸。对于亮-暗孤子,其相对相位为0或π时第一组分的亮-亮孤子对均发生了周期性碰撞,不同的是前者有一个碰撞点,后者则有两个碰撞点。进而,通过求解相应的Bogoliubov-de Gennes方程研究发现亮-亮孤子总是稳定的,而暗-暗孤子不稳定。     

拉曼耦合玻色-爱因斯坦凝聚原子的单模压缩特性

计算和分析了拉曼耦合玻色一爱因斯坦凝聚原子的压缩特性．研究了参量对单模压缩的影响．指出要增大单模压缩量可增大该模场的初始强度、减小另一模的初始强度．