本文關(guān)鍵詞：量子點(diǎn)與微腔耦合系統(tǒng)的光發(fā)射和非線性特性研究

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【摘要】：量子光通信和量子信息處理是信息光子學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì),實(shí)現(xiàn)高效的固態(tài)量子光源和高速信息處理器件是迫切需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本論文主要依托于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：61372037,60971068),面向單光子源與光量子信息處理器件應(yīng)用,緊密?chē)@量子點(diǎn)與微腔耦合系統(tǒng)的光發(fā)射與非線性特性展開(kāi),主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：1、系統(tǒng)地研究了量子點(diǎn)-雙模微腔耦合系統(tǒng)在兩個(gè)腔模同時(shí)被激勵(lì)的情況下的光發(fā)射特性。發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)在共振激發(fā)時(shí)的光子亞泊松分布特性,并采用超泊松分布光子與泊松分布光子的量子干涉理論分析了這一非傳統(tǒng)光子阻塞效應(yīng)。提出了調(diào)節(jié)模式激勵(lì)強(qiáng)度之比優(yōu)化光子亞泊松分布特性的機(jī)制。研究了系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的光子亞泊松分布特性的影響。在實(shí)驗(yàn)可取的一般參數(shù)條件下,量子點(diǎn)-雙模微腔耦合系統(tǒng)可以取得極強(qiáng)的亞泊松分布特性,其二階相關(guān)函數(shù)可低至10-7,表明本系統(tǒng)可應(yīng)用于完全純凈的單光子源。2、采用調(diào)控模式間激勵(lì)強(qiáng)度之比優(yōu)化系統(tǒng)亞泊松分布特性的機(jī)制,對(duì)量子點(diǎn)-微腔陣列耦合系統(tǒng)的光發(fā)射特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。微腔陣列包含了三個(gè)耦合的單模微腔,位于中心的微腔與單個(gè)量子點(diǎn)耦合,位于兩側(cè)的空腔則同時(shí)受連續(xù)波激勵(lì)。在共振激勵(lì)下調(diào)節(jié)激勵(lì)強(qiáng)度占比,優(yōu)化腔內(nèi)光子亞泊松分布特性,得到了比相同的參數(shù)條件下的量子點(diǎn)-雙模微腔耦合系統(tǒng)低超過(guò)兩個(gè)數(shù)量級(jí)的二階相關(guān)函數(shù)。研究了總激勵(lì)強(qiáng)度對(duì)腔內(nèi)光子的二階相關(guān)函數(shù)和光子數(shù)的影響,結(jié)果表明本系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)高效率且高純度的單光子源。3、研究了量子點(diǎn)-雙模微腔強(qiáng)耦合系統(tǒng)在外部磁場(chǎng)作用下的偏振相關(guān)非線性響應(yīng)。發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)在偏振特性與某一腔模相同的單脈沖激勵(lì)下,由于外部磁場(chǎng)作用,激勵(lì)脈沖相應(yīng)的偏振模式光子的拉比振蕩被與其偏振正交的光子所取代。研究了在具有一定時(shí)延的偏振正交的兩個(gè)脈沖激勵(lì)下系統(tǒng)的響應(yīng),結(jié)果表明后置脈沖相應(yīng)的偏振光子的響應(yīng)被抑制。提出了前置脈沖的偏振正交非線性響應(yīng)與后置脈沖光子間發(fā)生相消干涉的物理機(jī)理。研究了系統(tǒng)在偏振正交的脈沖和連續(xù)波同時(shí)激勵(lì)下的響應(yīng),結(jié)果表明正交脈沖輸入抑制了連續(xù)波的光子響應(yīng),實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能。4、基于磁場(chǎng)作用下系統(tǒng)在雙脈沖激勵(lì)時(shí)對(duì)后置脈沖響應(yīng)的抑制效應(yīng),以本系統(tǒng)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了以前置脈沖為控制脈沖,具有一定時(shí)延的后置脈沖為信號(hào)脈沖,與后置脈沖偏振相同的光子響應(yīng)為輸出信號(hào)的光開(kāi)關(guān)和全光受控非門(mén)。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：O413;TN918

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