本文關(guān)鍵詞：量子點(diǎn)—腔系統(tǒng)的量子態(tài)調(diào)控與發(fā)光性質(zhì)

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【摘要】：量子點(diǎn)-納米微腔耦合系統(tǒng),一方面納米量級(jí)受限下具有獨(dú)特的光學(xué)特性,另一方面具有高集成度、高效、易調(diào)控等優(yōu)勢(shì),近年來成為量子信息研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本論文主要依托于國家863計(jì)劃(批準(zhǔn)號(hào)：2009AA03Z405)和國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào)：60971068,61275201,61372037),緊密圍繞量子點(diǎn)-腔耦合系統(tǒng)的量子態(tài)調(diào)控與光學(xué)特性展開,主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：1)雙激子量子點(diǎn)的雙光子發(fā)射特性研究。采用聲子輔助方法研究雙激子量子點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)熒光譜特性,證明聲子破壞發(fā)射峰強(qiáng)度的對(duì)稱性,與已報(bào)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合,而對(duì)光子數(shù)的影響較�。挥�(jì)算脈沖激發(fā)下的時(shí)域動(dòng)態(tài)變化,發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)的四能級(jí)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致光子數(shù)振蕩峰的寬度增加；隨著脈寬的增加,最大光子數(shù)將會(huì)先增加后減少,并進(jìn)一步分析脈沖序列激發(fā)及系統(tǒng)在光開關(guān)上的應(yīng)用。2)多量子點(diǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性研究。利用蒙特卡洛波函數(shù)法研究脈沖激發(fā)下多個(gè)量子點(diǎn)協(xié)同作用對(duì)系統(tǒng)光子數(shù)的影響,發(fā)現(xiàn)時(shí)域上光子數(shù)的振蕩頻率隨著量子點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加而增加,但增加的幅度越來越小,并分析微腔驅(qū)動(dòng)和量子點(diǎn)驅(qū)動(dòng)下光子數(shù)變化的異同。結(jié)合運(yùn)動(dòng)方程和量子回歸定理計(jì)算時(shí)間依賴的熒光譜,研究了長／短脈沖兩種激發(fā)方式下雙量子點(diǎn)與單量子點(diǎn)的光學(xué)特性,表明非相干激發(fā)下脈寬只影響熒光譜的過程,而不改變最終的穩(wěn)態(tài),而相干激發(fā)下脈沖寬度不僅影響熒光譜的過程,同時(shí)也改變最終的穩(wěn)態(tài)。3)耦合雙量子點(diǎn)的單光子發(fā)射特性研究。在腔量子電動(dòng)力學(xué)框架下研究雙量子點(diǎn)之間的相互作用對(duì)系統(tǒng)光子統(tǒng)計(jì)特性的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)雙量子點(diǎn)之間存在直接耦合時(shí)在特定失諧激光頻率下能夠得到較強(qiáng)的光子亞泊松分布特性,并且在量子點(diǎn)-腔系統(tǒng)強(qiáng)耦合和弱耦合區(qū)域均能實(shí)現(xiàn)單光子發(fā)射；研究腔場(chǎng)光子態(tài)產(chǎn)生概率,發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)之間的耦合破壞了這個(gè)概率關(guān)于激光頻率的對(duì)稱性；并證明不相同量子點(diǎn)的非理想條件下也能在較大的差異范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)單光子發(fā)射。4)量子點(diǎn)-表面等離子體系統(tǒng)的自旋態(tài)研究�；诹孔狱c(diǎn)-金屬介質(zhì)界面混合系統(tǒng),利用金屬介電常數(shù)Drude模型得到數(shù)學(xué)上等價(jià)的Jaynes-Cummings模型,從而研究量子點(diǎn)與表面等離子體的相互作用。利用沿垂直和平行方向偶極矩與金屬層耦合強(qiáng)度的不同來加快自旋態(tài)從初態(tài)到終態(tài)的轉(zhuǎn)換,在連續(xù)波和脈沖激發(fā)下均實(shí)現(xiàn)了快速(lns左右)、高保真度(99.5%)的自旋態(tài)初始化,并研究系統(tǒng)外部和內(nèi)部參數(shù)對(duì)自旋態(tài)制備的影響,發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)與金屬層之間距離起主要作用。5)量子點(diǎn)-金屬微環(huán)對(duì)系統(tǒng)的研究。結(jié)合有限元方法和量子主方程方法,通過擬合吸收截面得到量子點(diǎn)-金屬微環(huán)對(duì)的腔量子電動(dòng)力學(xué)框架描述,并進(jìn)一步考慮激光強(qiáng)度對(duì)熒光譜的影響以及激發(fā)強(qiáng)度的增加導(dǎo)致的量子點(diǎn)飽和效應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：量子點(diǎn)-微腔 腔量子電動(dòng)力學(xué) 量子光源 熒光譜 光子統(tǒng)計(jì) 表面等離子體
【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
【分類號(hào)】：O471.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 量子光源12-15
• 1.2 量子點(diǎn)-腔系統(tǒng)15-17
• 1.3 腔量子電動(dòng)力學(xué)(CQED)17-19
• 1.4 論文工作安排19-20
• 參考文獻(xiàn)20-28
• 第二章 理論基礎(chǔ)與計(jì)算方法28-50
• 2.1 耗散系統(tǒng)的量子主方程28-33
• 2.2 時(shí)間相關(guān)函數(shù)與熒光譜33-36
• 2.3 Jaynes-Cummings模型36-39
• 2.4 量子軌跡39-43
• 2.5 量子光學(xué)工具箱43-46
• 參考文獻(xiàn)46-50
• 第三章 雙激子量子點(diǎn)-腔耦合系統(tǒng)50-72
• 3.1 序言50
• 3.2 理論模型50-55
• 3.3 聲子作用的雙光子發(fā)射55-63
• 3.3.1 穩(wěn)態(tài)光譜55-59
• 3.3.2 時(shí)域動(dòng)態(tài)變化59-63
• 3.4 雙模腔耦合系統(tǒng)63-67
• 3.5 本章小結(jié)67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 第四章 多量子點(diǎn)-腔耦合系統(tǒng)72-100
• 4.1 序言72-74
• 4.2 時(shí)域動(dòng)態(tài)變化74-79
• 4.2.1 腔驅(qū)動(dòng)的瞬態(tài)變化74-78
• 4.2.2 量子點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的瞬態(tài)變化78-79
• 4.3 時(shí)間依賴光譜79-83
• 4.4 耦合雙量子點(diǎn)-腔系統(tǒng)83-94
• 4.4.1 單光子發(fā)射84-87
• 4.4.2 系統(tǒng)其它參數(shù)的影響87-92
• 4.4.3 耦合雙量子點(diǎn)的四能級(jí)模型92-94
• 4.5 本章小結(jié)94-95
• 參考文獻(xiàn)95-100
• 第五章 量子點(diǎn)-表面等離子體耦合系統(tǒng)100-124
• 5.1 序言100-102
• 5.2 量子點(diǎn)-金屬介質(zhì)界面系統(tǒng)自旋態(tài)制備102-113
• 5.2.1 連續(xù)波激發(fā)106-111
• 5.2.2 脈沖激發(fā)111-113
• 5.3 量子點(diǎn)-金屬微環(huán)耦合結(jié)構(gòu)113-118
• 5.4 本章小結(jié)118-119
• 參考文獻(xiàn)119-124
• 第六章 總結(jié)與展望124-128
• 6.1 論文總結(jié)124-126
• 6.2 未來工作展望126-128
• 致謝128-130
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文130-131

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