以全光信息處理為基礎的超高速全光通信網(wǎng)絡具有低能源消耗、大網(wǎng)絡容量、高網(wǎng)絡靈活性和可靠性等優(yōu)點,成為推動新型網(wǎng)絡發(fā)展的重要力量。同時在量子信息處理、量子網(wǎng)絡等應用中的少光子層次上的全光開關(guān)和全光邏輯器件也吸引了人們的注意,成為近年來的研究熱點。光與物質(zhì)的非線性相互作用是設計復雜光子器件的物理基礎。傳統(tǒng)非線性作用需要較強的光強,不利于光子系統(tǒng)集成。對于少光子層次,理論上需要利用腔量子電動力學在全量子框架下研究光與物質(zhì)的相互作用,分析耦合系統(tǒng)的量子態(tài)和非線性光學特性。實際制備中,微納光子器件作為解決全光處理中器件集成化的關(guān)鍵而受到廣泛關(guān)注�，F(xiàn)階段,微納光子器件主要基于光子晶體、硅基波導、金屬微納結(jié)構(gòu)、石墨烯、量子點、納米線等新型材料體系。其中,基于量子點-微腔的耦合體系在量子通信、量子計算、量子光源等領(lǐng)域具有重大的應用潛力,成為少光子層次器件的一個主要組成部分。本文主要基于量子點-雙模腔耦合系統(tǒng),做了如下工作:1、提出一種基于量子點雙模腔耦合系統(tǒng),在低光子數(shù)狀態(tài)實現(xiàn)光開關(guān)和邏輯門的新方案。理論上,通過兩束正交的脈沖激光之間的干涉相消效應,選擇脈沖激光的序列,可以實現(xiàn)對特定光模式的抑制。當將... 

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 量子電動力學發(fā)展歷程和現(xiàn)狀
    1.2 半導體量子點
        1.2.1 簡介
        1.2.2 量子點中的激子
        1.2.3 量子點耗散動力學
    1.3 光子晶體
        1.3.1 簡介
        1.3.2 光子晶體中的光學模式
    1.4 小結(jié)
    參考文獻
第二章 光子晶體內(nèi)的量子點
    2.1 自發(fā)輻射的運動方程
    2.2 量子力學主方程與量子軌跡法
    2.3 小結(jié)
    參考文獻
第三章 基于光子偏振態(tài)的AND和OR邏輯門
    3.1 序言
    3.2 理論模型
        3.2.1 系統(tǒng)哈密頓量
        3.2.2 系統(tǒng)的能級結(jié)構(gòu)與干涉相消
        3.2.3 系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換時間
    3.3 基于干涉相消的開關(guān)效應
    3.4 基于串級系統(tǒng)的AND和OR邏輯門
        3.4.1 響應光的模式選擇、“非”邏輯門
        3.4.2 “與”、“或”邏輯門
    3.5 小結(jié)
    參考文獻
第四章 基于光子能量的OR和XOR邏輯門
    4.1 序言
    4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與哈密頓量
    4.3 基于光子數(shù)的OR和XOR邏輯門
        4.3.1 單激勵情形
        4.3.2 雙激勵情形
    4.4 非理想誤差對系統(tǒng)性能的影響
        4.4.1 耦合強度與腔模耗散速率對邏輯門性能的影響
        4.4.2 非簡并雙模對邏輯門性能的影響
        4.4.3 非對稱量子點-腔耦合強度對邏輯門性能的影響
        4.4.4 量子點全消相對邏輯門性能的影響
    4.5 魯棒性分析
    4.6 小結(jié)
    參考文獻
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 論文總結(jié)
    5.2 工作展望
致謝
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本文編號：3719186