时间反演对称性破缺系统中的拓扑零能模

Su-Schreiffer-Heeger模型预测了在一维周期晶格的边缘处可能出现零维的拓扑零能模,其能量本征值总是出现在能隙的正中间.本文以半导体微腔阵列中光子和激子在强耦合情况下形成的准粒子为例,通过准粒子的自旋轨道耦合与Zeeman效应,研究了时间反演对称性破缺对拓扑零能模的影响.发现拓扑零能模的能量本征值可以随着自旋轨道耦合强度的变化在整个带隙内移动,自旋相反的模式移动方向相反;在二维微腔阵列中发现了沿着晶格边缘移动的拓扑零能模,提出了一维零能模的概念.由于时间反演对称性的破缺,这种一维拓扑零能模解除了在相反传输方向上的能级的简并,从而在传输过程中出现极强的绕过障碍物的能力.     

一种连续Nd：YAG激光锁模的新技术

本文首次报道了在连续运转的Ｎｄ：ＹＡＧ激光器上通过移动腔镜实现锁模的实验研究。获得平均宽度为６０ｐｓ的锁模脉冲序列。文中提出了实验结果的初步解释，表明这种锁模现象是一种增强的自锁模。     

激活介质热效应对振荡模式的影响研究

理论分析了激活介质热效应对端面泵浦固体激光器激光振荡模式分布的影响,并以光纤耦合半导体激光器端面泵浦Nd∶YAG激光器实验研究了激活介质热效应对激光振荡模式的影响。实验结果表明：由于热效应,基模的模体积随泵浦功率的增加而变大,基模在模式竞争中占优;在泵浦光轴线偏离几何腔轴时,基模光斑中心位置朝泵浦光轴线所在位置移动,偏离量与泵浦光轴线的偏离量近似成线性关系。利用实验结果指导腔调节,可使泵浦光轴线与几何腔轴精确重合,获得了椭圆率为0.98、M2因子为1.01的基模输出。     

一维对称光子晶体的简正耦合模

对一维对称光子晶体中的色散介质采用洛仑兹振子模型,通过考虑色散介质层两侧的边界条件,得到了表征色散介质层的转移矩阵.对线性层及色散δ层均采用传输矩阵的方法,研究了一维含色散介质的光子晶体微腔中的简正耦合模.由于光与色散介质的相互作用,纵腔模将分裂成简正耦合模.通过改变色散介质的相关参数,详细研究了简正耦合模频率的移动、均匀展宽效应和失谐效应.发现两个简正的耦合模的频率间距主要依赖于振子的耦合强度,与约化的振子的HWHM线宽无关.失谐效应则会使其中的一个峰降低,而另一个峰相对拉高,这一现象可以通过Fabry-Pérot腔得到很好的解释.     

波导基本结构对光子晶体耦合腔光波导慢光特性的影响

研究了二维光子晶体耦合腔波导的结构对慢光特性的影响,发现微腔间的距离n、填充因子r/a和缺陷柱的尺寸rd是影响光子晶体禁带中慢光导模传输特性的重要参数。随着缺陷微腔间距离的增加,导模群速度vg急剧减小;当填充因子和缺陷柱尺寸增加时,导模向低频方向移动,同时,导模群速度降低;填充因子和缺陷柱尺寸降到一定数值后,vg达到最小值,此后,当r和rd分别超出其特定值继续增大,导模群速度反而增大。取微腔之间介质柱个数为6,普通介质柱尺寸为r=0.22a,a为光子晶体晶格常数,缺陷柱尺寸为rd=0.12a,得到导模群速度最大值vgmax1.93×10-3c,带边处vg10-4c(c为光速)。这一结果显示,通过基本结构设计可以实现对光子晶体耦合腔光波导中慢光的有效控制,这将为基于光子晶体功能器件的设计和应用提供有效的支持。     

注入电流对垂直腔面发射激光器横模特性的影响

对980nm氧化限制型垂直腔面发射激光器横模进行测试和研究,理论上从时间、空间变量的速率方程出发,利用空间积分法分析了典型电注入参数对弱折射率导引垂直腔面发射激光器(VCSELs)横模行为的影响,通过实验测试,得到VCSELs的横模光场分布情况,并与理论分析进行对比,得出相应的实验结果,在氧化孔径不变的情况下,随着注入电流的增加,载流子分布从有源区中心向边缘移动,模式从低阶基模向高阶模转变,并发生了较强的模式竞争以及载流子空间烧孔效应,最终导致基模强度的降低.另一方面,通过比较不同注入孔径下高阶模的发生时 关键词： 横模 垂直腔面发射激光器 空间烧孔现象 模式竞争     

半导体微腔中腔模、重空穴激子模和轻空穴激子模耦合

采用传输矩阵方法利用半经典的线性色散模型,计算半导体微腔内同时存在重空穴激子、轻空穴激子时,在不同入射角度下的反射谱,同时,利用三简谐振子耦合模型计算了在不同入射角度下,腔模同时和重空穴激子模、轻空穴激子模耦合所形成的三支腔极化激元的能量,以及腔模、重空穴激子模、轻空穴激子模分别在三支腔极化激元中所占的权重,结果表明随着入射角的增加腔极化激元的高能支和两个低能支之间存在明显的反交叉现象,同时,腔模和重空穴激子模、轻空穴激子模在腔极化激元中所占的权重呈现增加或减小的趋势 关键词： 半导体微腔 腔极化激元 激子     

原子在弱相干场光纤耦合腔系统中的纠缠特性

研究由两个相同的二能级原子分别处于用单模光纤耦合的两弱相干光场系统的共生纠缠特性, 通过数值计算研究了光纤模-腔模与原子-腔模的耦合强度比、弱相干光场的强度和两光场相对相位差等因素对系统纠缠演化的影响. 结果表明: 两腔中的两原子之间、两光场之间和每个腔中的原子与光场之间的纠缠随时间呈现周期或准周期性演化, 两腔场之间的纠缠与腔中的两原子的纠缠可以相互转换, 与两原子之间和两光场之间的纠缠相比, 每个腔中光场与原子之间的纠缠随时间变化的周期缩短. 光纤模-腔模与原子-腔模的耦合强度比与两腔中光场相位差对系统纠缠的影响很大, 较小的光纤模-腔模与原子-腔模的耦合强度之比可以获得较大的系统纠缠度. 关键词： 弱相干场 光纤耦合腔 耦合强度 量子纠缠     

等距离光纤耦合腔系统中的三体纠缠特性

考虑3个单模腔处于等边三角形的3个顶点,腔与腔之间通过光纤耦合,并且每个腔囚禁一个二能级原子的情况,研究了该系统中3个原子间和3个腔模间的三体纠缠特性.考虑系统激发数等于1的情况下,给出了系统态矢的演化规律;采用三体负本征值Negativity度量三体纠缠,通过数值计算给出了3个原子间和3个腔模间的三体纠缠演化曲线;讨论了腔模与光纤模间的耦合强度变化对纠缠特性的影响.研究结果表明:原子间和腔模间的三体纠缠量均呈现不规则振荡;随着腔模与光纤模间耦合系数增大,振荡频率增大,而原子间和腔模间的三体纠缠均减弱.     

光学腔内两正交偏振模振幅和相位的补偿

本文开展了光学腔内两正交偏振模振幅和相位补偿的实验研究。通过采用特殊腔型和两个λ/2波片,补偿腔内反射镜对水平偏振模和垂直偏振模的反射率差异,使两个偏振模的输出振幅相等。利用一组λ/4-λ/2-λ/4波片补偿光学腔内水平偏振模和垂直偏振模的相位差,使两个模的输出重合。通过上述的振幅和相位补偿方法,可实现任意偏振光经过环形腔后偏振不变,为任意偏振比特在腔内冷原子系综中的高效率高保真度存储提供了实验基础。     

Eigenfrequency Shift of Higher-Order Modes in a Coaxial Cavity with Eccentric Inner Rod

The eigenvalues of a coaxial cavity must be modified by the structural eccentricity (for instance, by the misalignment of the inner rod), which causes an eigenfrequency shift. In this paper the eigenfrequency shift of the higher-order modes is numerically investigated in terms of the eigenvalue equation. Taking the TE_{31, 17, 1}, TE_{32, 17, 1}, TE_{33, 17, 1} and TE_{34, 17, 1} modes as examples, calculations show that the eigenfrequency of a mode may have a down-shift or up-shift, which depends on the ratio of the outer conductor radius to the inner rod radius R _out/R _in. For a higher-order mode, the greater the value of R _out/R _in, the smaller the influence of the structural eccentricity on the eigenfrequency shift. Moreover, the structural eccentricity may have a weaker influence if the azimuthal index of the mode is higher.     

Performance of optical chaotic communication systems using multimode vertical cavity surface emitting lasers

Influence of side modes on the performance of optical chaotic communication systems is studied theoretically. Three coding techniques, namely chaotic modulation, chaotic masking and chaotic shift keying, are also considered in the investigation. It can be shown that communication system using chaotic shift keying has better immunity to side mode. On the other hand, frequency division multiplexing using multimode vertical cavity surface emitting laser is proposed to double the transmission capacity of the communication system.     

Stark效应对双模压缩真空场与原子耦合系统腔场谱的影响

研究了Stark效应对两模双光子J-C模型腔场谱的影响,推导计算出了腔场处于压缩真空态时腔场谱的计算公式和数值结果,讨论了Stark效应和初始场强对腔场谱的影响.发现初始场较弱时,Stark效应主要影响谱线的频率,对峰的强度影响不大;初始场n1=n2≥2后,Stark效应对主峰有较强的强化作用,对边峰产生抑制作用;在初始场较强时,对谱强度的影响显著.改变Stark移动参数和初始场的强度,可得到各式各样的腔场谱结构.     

斯塔克效应对两模双光子J-C模型腔场谱的影响

研究了斯塔克(Stark)效应对两模双光子Jaynes-Cummings(J-C)模型腔场谱的影响,推导计算出了腔场处于光子数态时腔场谱的计算公式和数值结果,讨论了斯塔克效应和初始场强对腔场谱的影响。发现斯塔克效应在弱场条件下对腔场谱线的频率和强度都有明显的影响,破坏了谱结构的对称性,使两模的谱线更加丰富。初始场较强时斯塔克效应对谱线的影响较弱。模Ⅰ为真空场、模Ⅱ初始场强递增时,斯塔克效应使模Ⅱ的高频峰受到较强的抑制作用,其低频峰在初始场较弱时受到抑制,初始场较强时又有强化作用,初始场更强时,模Ⅱ的谱线退化为经典的共振荧光谱,与无斯塔克效应的情况基本相同。     

强耦合光机械腔中的简正模式分裂和冷却

研究由辐射压力与驱动Fabry-Perot光学腔相耦合而产生的腔光机械动力学行为. 通过量子朗之万方程具体研究了机械振子的涨落光谱、机械阻尼与共振频移和基态冷却. 随着输入激光功率的增加,振子的涨落光谱呈现简正模式分裂的现象,并且数值模拟结果和实验结果相符合. 同时推导了有效机械阻尼和共振频移. 红移边带导致了机械模的冷却,蓝移边带引起了机械模的放大. 此外,引入一种近似机制来研究振子的基态冷却,并且考虑在解析边带机制下简正模式分裂对机械振子冷却的影响. 最后,数值讨论了初始浴温度、输入激光功率和机械品质因数这三个因素对机械振子冷却的影响. 关键词： 腔光机械 辐射压力 简正模式分裂 冷却     

两个原子与双模腔场多光子相互作用过程中光场的相位性质

研究了偶极－偶极关联的两个全同二能级原子与双模强相干光场多光子共振相互作用过程中光场相位的演化性质,分别讨论了三种不同原子初态下,初态场强度和原子间偶极相互作用对光场相位概率分布,相位扩散及频率漂移的影响。     

基于NOLF双稳效应对经DSF压缩后的超短光脉冲进行消基座

基于非线性FP腔（NOLF）双稳效应，提出一种利用掺铒光纤放大器（EDFA）及NOLF对经DSF压缩后的超短光脉冲进行消基座的方案.利用耦合模方程，分析了NOLF的消基座特性.结果表明，通过合理选择NOLF的反射率、入射脉冲的中心频率与NOLF的共振频率的失谐量及EDFA的增益，可使脉冲的基座能量比减小一半. 关键词： 超短光脉冲 消基座 非线性FP腔 光学双稳 掺铒光纤放大器     

Modal selective tuning in a photonic crystal cavity

We present a way to selectively tune the properties of the degenerated modes confined in a single point defect two-dimensional photonic crystal cavity based on a triangular lattice of air holes. We investigate the dependence of the modal properties of the resonator on the position of the first neighbor holes, showing that it is possible to finely tune the resonant frequency of only one of these two modes and to increase the quality factor of the mode that has no frequency shift. This is achieved by controlling the wavevector components inside the cavity. This approach is a viable strategy for the development and the optimization of several innovative devices based on bi-modal cavity arrays, such as arrays of integrated optical filters and optical read-out sections for biosensing applications.     

Stark效应对J-C模型腔场谱的影响

研究了计及Stark效应的J-C模型的腔场谱,通过求解本征方程导出了腔场谱的计算公式,给出了腔场处于光子数态时的数值结果,讨论了Stark效应和初始场强对标准J-C模型腔场谱的影响.发现在初始场为真空场时,两个Rabi峰的高度相等,随着Stark位移参数的增大,两峰都向低频方向移动,且频差逐渐增大;在初始场较强的情况下,Stark移动参数增大时会导致双峰的对称性消失,通过测量两峰的相对高度也可确定Stark位移参数的大小;在Stark效应较强初始场递增的情况下两峰仍向左移,但峰间距越来越小;在弱场情况下,Stark效应使两峰呈现左高右低或左低右高的峰结构.总之,改变Stark位移参数β1、β2的大小以及初始场强的强弱,可得到不同的谱线结构.     

偶极子位置及偏振对激发光子晶体H1微腔的影响

光子晶体微腔和量子点的集成是实现量子信息处理非常具有潜力的平台之一,利用微腔和量子点的耦合可以制备纠缠光子对,实现对量子态的操控.因为光子晶体微腔具有品质因子高、模场体积小等优点,可以极大地增强光与物质之间的相互作用,从而易于实现量子态在不同物理体系之间的转换.通过单量子点和光子晶体H1微腔的耦合可以产生纠缠光子对,因为H1微腔具有简并的、模式偏振正交的基态模式.通常微腔模式的激发随着量子点在微腔中的位置变化而改变,本文用时域有限差分方法研究了偶极子光源的位置及偏振对激发光子晶体H1微腔模式的影响.结果表明:通过改变偶极子光源位置可以选择性地激发H1微腔简并模式中的一个;具有某一偏振的偶极子光源只能激发相应偏振的微腔模式;模式激发强度的大小也是由偶极子光源在微腔中的位置决定的.鉴于目前量子点在微腔中的位置尚不能精确控制,所以微腔模式受激发光源位置的影响的研究具有重要意义.