【摘要】：量子光學(xué)誕生至今已60周年,從提出就吸引了眾多科學(xué)家潛心研究。在當(dāng)今21世紀(jì),隨著單光子技術(shù)的發(fā)展,在量子信息和量子計(jì)算領(lǐng)域中能得到高效穩(wěn)定、具有高度不可分辨性的單光子成為了一項(xiàng)重要研究,科學(xué)家提出了很多利用光子阻塞機(jī)制實(shí)現(xiàn)單光子源的方案,例如:超導(dǎo)電路、四能級(jí)量子發(fā)射器與光子晶體納米腔耦合系統(tǒng)、弱非線性光子分子、耦合量子點(diǎn)腔系統(tǒng)還有光力學(xué)系統(tǒng),但是無論是光子分子還是量子點(diǎn),在實(shí)驗(yàn)中都有一定的難度,因此激發(fā)了學(xué)者去探索更完美的單光子源。本文提出了三個(gè)方案,基于在弱驅(qū)動(dòng)的條件下很難將光子或聲子激發(fā)到多光子(聲子)態(tài),進(jìn)而使光子處于單光子態(tài)或雙光子態(tài),由于不同激發(fā)路徑之間的量子相消干涉,觀察到了反聚束效應(yīng)。其中前兩個(gè)方案是利用光子阻塞機(jī)制觀察到光子反聚束效應(yīng),而第三個(gè)方案利用聲子阻塞機(jī)制來實(shí)現(xiàn)聲子反聚束效應(yīng)。第一個(gè)方案是在光學(xué)腔內(nèi)的兩個(gè)光學(xué)模滿足三階非線性的條件下,利用薛定諤方程和主方程去計(jì)算解析解和數(shù)值解,然后利用解析解和數(shù)值解分析光子的統(tǒng)計(jì)特性。最終我們觀察二階關(guān)聯(lián)函數(shù)從而探究發(fā)生反聚束效應(yīng)的條件。第二個(gè)方案的模型是將一個(gè)金屬納米離子放置在一個(gè)光學(xué)腔中,在腔內(nèi)的兩個(gè)模在有相互作用的情況下,通過分析結(jié)果觀察光子的量子效應(yīng)。我們發(fā)現(xiàn),這兩個(gè)方案都在耦合強(qiáng)度很小的條件下實(shí)現(xiàn)光子阻塞,也稱為非傳統(tǒng)光子阻塞機(jī)制。由于耦合強(qiáng)度較小,我們的兩個(gè)方案與之前的方案相比提高了在實(shí)驗(yàn)上的可行性。第三個(gè)方案是利用一個(gè)光學(xué)腔與機(jī)械振子二次耦合的模型,觀察聲子阻塞,這個(gè)模型也可以研究光力學(xué)系統(tǒng)的冷卻、壓縮和糾纏以及光學(xué)響應(yīng)特性。通過觀察系統(tǒng)的反聚束區(qū)域并計(jì)算其最佳條件,可以得出,第一個(gè)方案的反聚束效果最強(qiáng),第二個(gè)方案的耦合強(qiáng)度要求較低,而第三個(gè)方案應(yīng)用范圍更廣,可見三個(gè)方案各有優(yōu)勢(shì)。我們的研究具有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)可行性,為制備單光子源提供了更優(yōu)秀的理論基礎(chǔ),為后續(xù)研究提供借鑒。
【圖文】：

相干函數(shù)分為經(jīng)典一階相干函數(shù)和量子一階相干函數(shù)，先給出經(jīng)逡逑典一階相干函數(shù)，引出本文中著重討論的量子相干函數(shù)。接下來，從楊氏雙縫干逡逑涉實(shí)驗(yàn)說起，如下圖所示。從圖２．２中已知圖中的ｒ處的光場(chǎng)來自兩個(gè)時(shí)刻，分逡逑別設(shè)為ｔｌ邋＝邋ｔ邋—邋ｈ／ｃ和纟２邋＝邋（邋—邋Ｓ２／Ｃ的疊加光場(chǎng)：逡逑Ｅ｛ｒ．ｔ）邋＝邋ＫｌＥ｛ｒｌ．ｔｌ）邋＋邋Ｋ２Ｅ｛ｒ２．Ｍ），邐（２．２５）逡逑９逡逑

逡逑當(dāng)耦合強(qiáng)度｜Ｊ／ｋ｜的值在增加，卜／ｋ｜也是在逐漸的增加。在圖３．１（ｂ）中，零時(shí)逡逑⑻邐（ｂ）逡逑0－４邋｜Ｂ邐■W：°－２邐Ｉ邋５逡逑０．２＾邐＾邋？ｌ°２邋０．１邐；邐＊逡逑Ｓ邋0Ｌ邋一邐．－４＾邋０邐，邐°逡逑：｜．．邐．邋？：＇：，、；逡逑－２邋０邋２邋－２邋－１邋０邋１邋２逡逑ＪＪｋ邐Ｊ／ｋ逡逑圖３．１：邋（ａ）零延遲時(shí)間的二階關(guān)聯(lián)函數(shù)三維對(duì)數(shù)圖，變量為非線性相互作用強(qiáng)度逡逑ｕ／ｋ和耦合強(qiáng)度Ｊ／ｋ．邋（ｂ）零延遲時(shí)間的二階關(guān)聯(lián)函數(shù)對(duì)數(shù)圖，變量為驅(qū)動(dòng)場(chǎng)強(qiáng)的逡逑比率ｎ／Ｋ和耦合強(qiáng)度Ｊ／ｋ。在圖⑷和㈦中的虛線是解析解。逡逑間延遲的二階關(guān)聯(lián)函數(shù)ｇ（２）（０）的三維對(duì)數(shù)圖，是關(guān)于驅(qū)動(dòng)場(chǎng)強(qiáng)度比率ｎ／？：和逡逑耦合強(qiáng)度Ｊ／ｋ的數(shù)值解，其中驅(qū)動(dòng)場(chǎng)強(qiáng)度Ｆ／ｋ＝０．０１，其中＝邋出現(xiàn)在逡逑三和四象限。另外，ｕ／ｋ邋＝邋ｕ４／ｋ出現(xiàn)在一和二象限。解析解是圖中的白色虛逡逑線
【學(xué)位授予單位】：延邊大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O431.2

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本文編號(hào)：2683789