【摘要】：標準的光力學系統(tǒng)由一個固定的鏡子和一個可移動的鏡子組成,其中可移動鏡子通過輻射壓與光場耦合。光力學系統(tǒng)可以呈現(xiàn)出豐富多彩的物理現(xiàn)象,例如,光力學誘導透明、光力學誘導吸收和光場的壓縮等。本文主要是基于自主編寫的程序ompy來研究任意長度光力學腔鏈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對光力學誘導透明、光力學誘導吸收、光速減慢和光速加快的影響。具體工作包括:鑒于任意長度光力學腔鏈系統(tǒng)的計算復雜性,我們編寫了光力學系統(tǒng)求解程序ompy,其主要功能是計算光力學系統(tǒng)的吸收譜以及相關(guān)性質(zhì)。ompy涉及兩種程序語言:python和fortran,其中python用于符號推導過程,fortran則用來做數(shù)值計算。ompy從光力學系統(tǒng)的哈密頓量出發(fā),考慮了量子力學算符的對易關(guān)系,采用量子光學中標準的線性化方法來求解海森堡-郎之萬方程,可用于研究多個腔和力學振子構(gòu)成的光力學系統(tǒng)的吸收性質(zhì)。我們研究了腔鏈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對光力學誘導透明和吸收的影響,為凸顯主要性質(zhì),我們考慮腔鏈中只有一個二次耦合的光力學腔的情況。首先,研究了由六個腔構(gòu)成的腔鏈系統(tǒng)中光力學腔的位置對光力學誘導透明和吸收的影響,其中探測光場在第一個腔。研究發(fā)現(xiàn):當光力學腔在奇數(shù)位置時,吸收譜出現(xiàn)一個光力學相互作用引起的透明窗口;當光力學腔在偶數(shù)位置時,吸收譜出現(xiàn)一個光力學相互作用引起的吸收峰。將系統(tǒng)擴展到十五個腔,觀察到相同的現(xiàn)象。其次,研究了光力學腔鏈的吸收性質(zhì)與鏈的長度的關(guān)系。以上研究發(fā)現(xiàn),光力學相互作用在吸收譜上誘導出透明還是吸收,是由探測光場與光力學腔的相對位置決定。在光力學誘導透明和吸收的基礎(chǔ)上,針對其每一種情況所對應的腔鏈結(jié)構(gòu)研究在共振點附近透射光的群速度加快和減慢現(xiàn)象。對固定長度的光力學腔鏈,當光力學腔在奇數(shù)位置時,透射光主要出現(xiàn)光速減慢現(xiàn)象;在偶數(shù)位置時,透射光主要出現(xiàn)光速加快現(xiàn)象。對長度可變的光力學腔鏈,當探測光場和光力學腔都在第一個腔時,透射光主要出現(xiàn)光速減慢現(xiàn)象;當探測光場在第一個腔而光力學腔在第二個腔時,透射光主要出現(xiàn)光速加快現(xiàn)象。我們的研究結(jié)果表明,通過使用自主開發(fā)的光力學計算軟件ompy,可以很方便地研究基于任意長光力學腔鏈系統(tǒng)的吸收性質(zhì),這些性質(zhì)對于構(gòu)造基于光力學腔鏈的量子信息處理系統(tǒng)有著重要的理論意義和實際意義。
【圖文】：

圖 1.1 光力學系統(tǒng)示意圖計算程序現(xiàn)狀多領(lǐng)域，我們通常用以下步驟解決一個問題：1、建立相立的模型寫出相應的方程組；3、解方程組得到對應的結(jié)出一個物理模型的解析解非常困難，因此用數(shù)值求解的重要。例如，在經(jīng)典力學中，我們可以用一組正則坐標們隨時間的演化可以用哈密頓正則方程求出。因此一旦可以用數(shù)值微分的解法來求解系統(tǒng)的動力學方程。但是的態(tài)和可觀測量的數(shù)學對象更加復雜，這使得編寫計算學方程的解也更加困難。在很早之前，為了量子力學教定量子力學問題的程序包[35,36]。雖然這些程序包對于價值，但它們對用來研究新的量子力學問題沒有太大的

四川師范大學碩士論文之萬方程組的個數(shù)增加了一倍。根據(jù)前面的推導可知，當海森堡-朗之萬方程增加一倍時，后面由海森堡-朗之萬方程組推導出的各個方程組都會相應地增因此解析推導該光力學系統(tǒng)的輸出場表達式的難度就會大幅度增加。而這只腔組成的光力學系統(tǒng)擴展到兩個光力學腔的情況，如果光力學系統(tǒng)中腔的個力學模的個數(shù)繼續(xù)增加，對應的光力學系統(tǒng)的解析推導過程就會變得十分復，在這種情況下，，用程序來求解光力學系統(tǒng)是十分有必要的。光力學系統(tǒng)計算程序ompy(optomechanics by python)根據(jù)前面的理論推導，我們設(shè)計并完成了光力學系統(tǒng)計算程序 ompy 的第一個前主要是用于研究光力學系統(tǒng)中的光力學誘導透明、光力學誘導吸收以及光快等性質(zhì)。
【學位授予單位】：四川師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O431.2

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本文編號：2645221