互易性是光學(xué)中一個(gè)基本的原理,要求系統(tǒng)具有交換對(duì)稱性,即當(dāng)激勵(lì)端口和響應(yīng)端口交換位置時(shí),傳輸通道的響應(yīng)是對(duì)稱的。它具有重要的意義,對(duì)處理光學(xué)信號(hào)的方式做出了基本的限制。然而研究發(fā)現(xiàn)打破這種交換對(duì)稱性的非互易器件在通信中具有諸多優(yōu)勢(shì),如能夠保護(hù)光源免受反向噪音的影響,即隔離器與循環(huán)器,這類器件也已經(jīng)成為光子系統(tǒng)中的基本器件。早期的互易性器件主要基于磁光效應(yīng),但是這類設(shè)備功耗大,笨重不利于集成,隨后研究發(fā)現(xiàn)利用非線性,時(shí)空調(diào)制等方法可以克服上述缺點(diǎn),讓非互易器件走向集成芯片化。然而最近大部分非互易研究主要集中在經(jīng)典透射率,純量子的非互易設(shè)備很少被注意。近年來量子信息快速發(fā)展,量子通信需要單光子源。光子阻塞作為一種可產(chǎn)生良好單光子源的方法而得到廣泛關(guān)注,多種產(chǎn)生光子阻塞的非線性系統(tǒng)涌現(xiàn)出來。本文結(jié)合兩者研究純量子非互易效應(yīng)-非互易非常規(guī)光子阻塞。主要的研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果如下:第一章主要介紹光子阻塞與非互易性的概念與其發(fā)展進(jìn)程以及最近的研究現(xiàn)狀。第二章主要介紹光子阻塞的一些基本知識(shí)。第三章主要研究純量子非互易效應(yīng)-非互易非常規(guī)光子阻塞。本文研究在耦合光力系統(tǒng)中,旋轉(zhuǎn)對(duì)光子阻塞的影響。旋轉(zhuǎn)腔技術(shù)... 

【文章來源】：湖南師范大學(xué)湖南省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：56 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

腔耦合原子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)常規(guī)光子阻塞的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D[3]

湖南師范大學(xué)碩士學(xué)位論文圖1-3:實(shí)驗(yàn)上常用的具有不同品質(zhì)因子各類的光學(xué)微腔系統(tǒng)[67]。法獲得的尺寸和質(zhì)量參數(shù)體系的量子力學(xué)基礎(chǔ)測(cè)試的途徑[70]。在腔光力學(xué)中多種重要且有趣的應(yīng)用被研究，其中包括光力誘導(dǎo)透明[71–73]，光子阻塞，糾纏，力學(xué)壓縮[74]，冷卻[75]等。此外，腔光力學(xué)除了單腔系統(tǒng)，耦合腔系統(tǒng)也得到了廣泛的關(guān)注。相對(duì)于單腔光力系統(tǒng)而言，耦合腔系統(tǒng)有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)�？烧{(diào)的雙腔耦合強(qiáng)度讓它比單腔系統(tǒng)多一個(gè)可調(diào)的自由度，因此可以用來實(shí)現(xiàn)非常規(guī)光子阻塞，與激光類比的聲子激光[76–78]，翻轉(zhuǎn)光力誘導(dǎo)透明[79],耗散誘導(dǎo)透明[80]。驅(qū)動(dòng)光與它的頻率邊帶可以諧振地調(diào)諧，聲子冷卻在其中可以實(shí)現(xiàn)[75]。此外通過一個(gè)增益光學(xué)腔耦合一個(gè)耗散微腔可以構(gòu)造宇稱-時(shí)間對(duì)稱系統(tǒng)[78]。在這個(gè)系統(tǒng)中，特征值和特征函數(shù)可以合并，也就是可以出現(xiàn)另外點(diǎn)。在另外點(diǎn)系統(tǒng)中單模激光、非互易光學(xué)傳輸或超高靈敏度傳感[81–83]可以實(shí)現(xiàn)，為設(shè)計(jì)光-物質(zhì)相互作用和操作另外點(diǎn)中的量子器件開辟了一條有前途的新路徑。1.4小結(jié)本章內(nèi)容介紹了：a光子阻塞的概念、產(chǎn)生、發(fā)展與應(yīng)用；b非互易的的概念、發(fā)展與應(yīng)用。c腔光力學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展與應(yīng)用。第二章將聚焦腔光子阻塞物理起源和判據(jù)的問題。第三章中是本論文的主要研究?jī)?nèi)容—非互易非常規(guī)光子阻塞，本文從耦合弱的光力-6-

湖南師范大學(xué)碩士學(xué)位論文其中0=ωoωl是光學(xué)腔頻率與驅(qū)動(dòng)光頻率之間的失諧。數(shù)態(tài)|n作用到哈密頓量(2-4)上，可以得到：H|n=(0aa+Uaaaa)|n=[0aa+Ua(aa1)a]|n=[0aa+UaaaaUaa]|n=[0aa+U(aa)2Uaa]|n=[n0+n2UnU]|n=E|n,(2-5)其中因?yàn)棣巫鳛橐环N弱驅(qū)動(dòng)，將它視為系統(tǒng)的輕微的擾動(dòng)。因此能得到弱驅(qū)動(dòng)下和0失諧下系統(tǒng)的本征能級(jí)E，能級(jí)圖展示在圖2-1�？梢院苤庇^的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)不存在非線性時(shí)(U=0)，能級(jí)是簡(jiǎn)諧的，即每個(gè)能級(jí)的間距是相等的。當(dāng)某一頻率的光輸入該系統(tǒng)時(shí)，光子依次占據(jù)系統(tǒng)的每個(gè)能級(jí)，不存在光子阻塞。當(dāng)存在Kerr非線性U時(shí)，能級(jí)之間的間距是非簡(jiǎn)諧的,連續(xù)流之間的能量差異不是恒定的。單一頻率的光輸入系統(tǒng)時(shí)，光學(xué)腔吸收一個(gè)光子，從|0態(tài)躍遷到|1。由于更上能級(jí)間距的失諧(|1|2為2U)，光子不能繼續(xù)往上躍遷。因此后續(xù)的光子只有等腔中的光子輸出才能進(jìn)入腔中，光子趨于一個(gè)一個(gè)的輸出光學(xué)腔。圖2-1:Kerr非線性腔能級(jí)圖，解釋了光子阻塞的發(fā)生[49]。-10-

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Optomechanically induced transparency in a spinning resonator[J]. HAO Lü,YAJING JIANG,YU-ZHU WANG,HUI JING.  Photonics Research. 2017(04)



本文編號(hào)：3282269