线偏振光在手征负折射介质中的古斯汉欣位移特性研究

从理论上分析了手征负折射介质中的横向位移特性,给出了线极化波入射条件下发生全反射时的横向位移随入射角的关系曲线。当入射角处于两个本征波的临界角之间时,TE和TM分量对应的横向位移方向相反。而当入射角大于全内反射角时,两个分量都将朝着正方向发生横向位移。通过比较发现手征负折射介质中的古斯汉欣位移特性与常规介质和一般手征介质也有着很大的不同之处。     

圆偏振光在手征负折射材料表面的反射和极化特性研究

从理论上分析了圆偏振光入射到手征负折射材料表面的反射与透射特性,给出了归一化反射透射功率与入射角的关系曲线以及布儒斯特角与手征参数之间的关系曲线.当入射角大于两个本征波的临界角时,全内反射现象发生.由于手征负折射介质中的一个本征波发生了负折射,右旋或左旋圆偏振光入射时反射波的极化态有着与常规介质完全不同的特性,以布儒斯特角入射时反射光都为线偏振波但极化方向并不相同.     

量子相干表面等离子体谐振系统中古斯-汉欣位移的控制

当光束在两种介质的分界面上发生全反射时,反射光会产生横向的古斯-汉欣(GH)位移。在Kretschmann结构中引入原子介质,利用耦合光激发表面等离子体波,研究了表面等离激元辅助的干涉效应作用下探测光的反射GH位移。通过对比耦合光分别为行波和表面等离子体波时探测光的反射率和反射GH位移,发现当探测光入射角偏离谐振角时,反射率曲线会出现类似Fano共振的不对称性,反射GH位移关于探测光失谐量有一段线性变化区域,且可以在正负之间变化;当耦合光为表面等离子体波时,反射GH位移对探测光失谐量的变化更敏感。     

手征介质与陈绝缘体界面附近原子的自发辐射研究

对手征特异材料介质与陈绝缘体材料界面附近二能级原子的自发辐射特性进行了研究.推导计算了手征介质界面及其与陈绝缘体材料界面的反射系数矩阵,并根据并矢格林函数求得此环境下二能级原子自发衰减率的表达式.对手征介质和陈绝缘体材料特性参数影响下的原子自发辐射进行了数值计算,分别对平行和垂直于界面的偶极子自发衰减率进行讨论,并对辐射模式和消逝模式下的自发辐射进行了分析.结果表明,由于手征参量的存在,手征介质界面附近的原子自发衰减率与普通介质相比被增强.陈绝缘体则使得界面附近原子的自发辐射被明显抑制,且当手征参量较大时,陈绝缘体的抑制效应更加显著.     

分层有耗手征介质中斜入射电磁波的传播矩阵

根据相位匹配条件,推导了平面电磁波斜入射情形下分层有耗手征介质中本征波复数波矢量的实部和虚部,二者方向不同使得在介质中传播的本征波为非均匀平面波.然后通过波矢量实部确定了介质中本征波的折射角.最后根据边界条件和本征波场方程给出了分层有耗手征介质中斜入射电磁波的传播矩阵,该传播矩阵可用于解析分析任意入射角情形下分层手征介质的反射透射和电波传播特性.     

高斯光束在双曲材料表面反射的Imbert-Fedorov位移研究

文章以由Ag/TiO2构成的多层双曲材料的电磁特性为基础,分析了一束圆偏振高斯光束被其在Kretschmann结构中反射后光束的Imbert-Fedorov位移(IF位移)。双曲材料的特性在于其等频线为双曲线,且在不同波段下具有两种不同类型的双曲色散响应。结果表明,在双曲材料板为Ⅰ型波段时,通过棱镜入射,IF位移放大到真空入射时的4倍;而在Ⅱ型双曲波段,通过棱镜入射,IF位移受到了明显的抑制,是真空入射时的十分之一。随后,用角谱法进行了光束模拟,验证了解析计算的结果。最后,通过调节双曲材料板的厚度和金属成分的填充率实现了对一定波长下IF位移大小的调控。     

量子微结构中的Josephson效应

文章为纪念Josephson效应发现50周年而作.文章介绍了当前关于几种量子微结构中Josephson效应的理论研究,涉及Josephson效应的基本物理现象和它在某些热点材料中的独特表现,如单层石墨纳米条带中的0-π转变,二维拓扑绝缘体中的手征性边态超导电流,以及半导体微腔中激子极化激元凝聚体之间的Josephson效应和直流-交流Josephson电流的转变.     

近零介电常数区超导薄层的Goos-H?nchen位移

Goos-H?nchen(GH)位移是一种特殊的光学现象,具有广泛的应用.构造材料光学性质的差异对同一结构的GH位移有很大影响.在近零介电常数区,本文比较研究了不同偏振态的光波入射到超导薄层上的GH位移.当以大于临界角的入射角入射时,s偏振光的GH位移始终保持为正值,而p偏振光的GH位移的正负与超导材料的介电常数为零时的波长相关联.当入射光波长大于该波长时,GH位移会出现负值.相关参数对不同偏振态下的GH位移的影响存在较大差异.相对于p偏振光,GH位移在s偏振光入射时随相关参数的变化规律较为简单.超导材料在光子学领域具有广泛的应用,计算结果为基于超导材料的新型光子学器件研究开发提供了参考.     

SrRuO3超薄膜制备条件和拓扑霍尔效应的关联

使用激光分子束外延在SrTiO₃(001)衬底上生长SrRuO₃薄膜,并研究激光能量密度、生长温度和靶材表面烧蚀度等生长参数对于SrRuO₃表面形貌、基本磁电性质以及拓扑霍尔效应的影响.当在最优条件下生长SrRuO₃薄膜时,样品表面平整、台阶清晰,具有最低的金属-绝缘体转变温度,电阻率最低,且具有最显著的拓扑霍尔效应;而改变生长参数生长的SrRuO₃薄膜由于存在更多的缺陷,其表面较粗糙,金属-绝缘体转变温度增大,或表现出绝缘体行为,而拓扑霍尔效应会变弱甚至消失.     

单负双负磁导率和电容率介质中的Goos-Hnchen位移

推导了Goos-Hnchen位移的表达式,讨论了光线从双正介质(电容率ε>0,磁导率μ>0)或双负介质(ε<0,μ<0)中入射到双正介质、双负介质或单负介质(ε>0,μ<0或ε<0,μ>0)界面的Goos-Hnchen效应.     

引力形状因子的介质修正

将引力形状因子推广到了手征费米子的情形,并由此给出了熟知的自旋-涡旋耦合.计算了量子电动力学等离子体中引力形状因子的辐射修正.发现形状因子中存在两个结构对费米子在涡旋场中的散射振幅有贡献,其中之一来自于费米子的自能修正,指向介质中自旋-涡旋耦合的压低;另一结构来自于对引力子-费米子顶点的修正,这一修正不能解释为势能,而是对应初末态的跃迁矩阵元.两个结构均对手征涡旋效应产生贡献.辐射修正总的效果是对手征涡旋效应的增强.本文的结果从形状因子的角度澄清了自旋-涡旋耦合以及手征涡旋效应的联系和区别.另外,讨论了上述结果在量子色动力学等离子体中的应用,结果暗示辐射修正可能对重离子碰撞的自旋极化现象有一定效应.     

单负双负磁导率和电容率介质中的Goos-H(a)nchen位移

推导了Goos-H(a)nchen位移的表达式,讨论了光线从双正介质(电容率ε＞0,磁导率μ＞0)或双负介质(ε＜0,μ＜0)中入射到双正介质、双负介质或单负介质(ε＞0,μ＜0或ε＜0,μ＞0)界面的Goos-H(a)nchen效应.     

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在理想条件下,为了研究等离子体参数、填充率、入射角度和介质层相对介电常数对一维三元磁化等离子体光子晶体的禁带特性的影响,用由传输矩阵法计算得到的TE波任意角度入射时的左旋极化波(LCP)和右旋极化波(RCP)的透射系数来研究其禁带特性。结果表明,仅增加等离子体碰撞频率不能实现禁带宽度的拓展,改变等离子体频率、填充率和介质层的相对介电常数能实现对禁带宽度和数目的调谐。改变等离子体回旋频率能实现对右旋极化波的禁带的调谐,但对左旋极化波的禁带几乎无影响。入射角度的增大使得禁带低频区域带宽变大,而高频区域带宽则是将先减小再增大。     

量子环中极化子的温度效应

采用求解能量本征方程和LLP幺正变换方法,研究了量子环中极化子的温度效应.数值计算表明：当温度较低时,温度对极化子的基态能量无影响,当温度较高时,极化子的基态能量随温度的升高而增大;还表明极化子的基态能量随电子—声子耦合强度的增大而减小,随电子受限程度的增强（即量子环内径增大或外径减小）而增大,说明其量子尺寸效应非常显著.     

量子环中极化子的温度效应

采用求解能量本征方程和LLP幺正变换方法,研究了量子环中极化子的温度效应.数值计算表明:当温度较低时,温度对极化子的基态能量无影响,当温度较高时,极化子的基态能量随温度的升高而增大;还表明极化子的基态能量随电子-声子耦合强度的增大而减小,随电子受限程度的增强(即量子环内径增大或外径减小)而增大,说明其量子尺寸效应非常显著.     

概率波的古斯-汉森位移

概率波在传输过程中很多性质可以与电磁波进行类比,电磁波入射至两种介质的交界面上发生全反射时会产生古斯-汉森位移,概率波在穿透势垒时也有类似的古斯-汉森位移现象,本文推导了概率波穿透方势垒时的古斯-汉森位移表达式,并讨论了该位移与入射角、势垒宽度、粒子能量等参量之间的关系.     

拓扑绝缘体/超导体异质结中的近邻效应（英文）

拓扑超导体自身具有对量子退相干天然的免疫性以及可编织性,这使得它在现代量子计算领域中受到了越来越多的重视,并且成为了下一代计算技术中最有希望的候选者之一。由于拓扑超导态在固有拓扑超导体中相当罕见,因此,当前大部分实验上的工作主要集中在由s波超导体与拓扑绝缘体之间通过近邻效应所诱导的拓扑超导体上。本论文中,我们回顾了基于拓扑绝缘体/超导体异质结的拓扑超导体的研究进展。在理论上,Fu和Kane提出,通过近邻效应将s波超导体的能隙引入到拓扑绝缘体,可以诱导出拓扑超导电性。在实验上,我们也回顾了一些不同体系中的拓扑超导近邻效应的研究进展。文章的第一部分,我们介绍了一些异质结,包括:三维拓扑绝缘体Bi_2Se_3和Bi_2Se_3与s波超导体NbSe_2以及d波超导体Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)的异质结,拓扑绝缘体Sn_(1-x)Pb_xTe与Pb的异质结,二维拓扑绝缘体WTe_2与NbSe_2的异质结。此外,还介绍了TiBiSe_2在Pb上的拓扑绝缘近邻效应。另一部分中,我们对基于拓扑绝缘体的约瑟夫森结进行了回顾,包括著名的基于Fu-Kane体系的拓扑绝缘体约瑟夫森结,以及基于约瑟夫森结的超导量子干涉器件。     

拓扑绝缘体/超导体异质结中的近邻效应

拓扑超导体自身具有对量子退相干天然的免疫性以及可编织性,这使得它在现代量子计算领域中受到了越来越多的重视,并且成为了下一代计算技术中最有希望的候选者之一。由于拓扑超导态在固有拓扑超导体中相当罕见,因此,当前大部分实验上的工作主要集中在由 s 波超导体与拓扑绝缘体之间通过近邻效应所诱导的拓扑超导体上。本论文中,我们回顾了基于拓扑绝缘体/超导体异质结的拓扑超导体的研究进展。在理论上,Fu 和 Kane 提出,通过近邻效应将 s 波超导体的能隙引入到拓扑绝缘体,可以诱导出拓扑超导电性。在实验上,我们也回顾了一些不同体系中的拓扑超导近邻效应的研究进展。文章的第一部分,我们介绍了一些异质结,包括：三维拓扑绝缘体 Bi2Se3和 Bi2Se3 与 s 波超导体NbSe2 以及 d 波超导体 Bi2Sr2CaCu2O8+δ 的异质结,拓扑绝缘体 Sn1−xPbxTe 与 Pb 的异质结,二维拓扑绝缘体 WTe2 与NbSe2 的异质结。此外,还介绍了 TiBiSe2 在 Pb 上的拓扑绝缘近邻效应。另一部分中,我们对基于拓扑绝缘体的约瑟夫森结进行了回顾,包括著名的基于 Fu-Kane 体系的拓扑绝缘体约瑟夫森结,以及基于约瑟夫森结的超导量子干涉器件。     

铁磁多层膜中的力致磁电阻效应

通过研究外应力场下铁磁多层膜系统中的自旋结构,讨论了系统磁电阻对外应力的依赖关系.结果表明,外应力能够诱发磁电阻效应,且其磁电阻紧密依赖于外应力的大小和方向.一般地对铁磁性层间耦合,其磁电阻与外应力之间的关系紧密地依赖于两铁磁层的磁致伸缩系数以及磁晶各向异性之差异.具体地,大小一定的外应力由磁易轴向磁难轴旋转的过程中,磁电阻先缓慢增大后急剧减小,在磁难轴附近变化较敏锐,并出现峰值.外应力方向一定时,磁电阻随应力的增大先敏锐增强后缓慢减小,且应力方向偏离磁易轴越远,变化趋势越显著.特别地,当外应力完全垂直于磁易轴时,应力大小的变化会引起磁电阻翻倍.而外应力场介于8πM/5≤H_λ≤18πM/5时,磁电阻会随应力的旋转单调上升,并在磁难轴附近急剧增强,产生GMR效应;对反铁磁性层间耦合,其GMR效应对应力大小和方向的响应近似地相反于铁磁性层间耦合情形. 关键词： 铁磁/非磁/铁磁三层膜 自旋结构 磁电阻 应力场     

基于全介质超表面的电磁诱导透明研究

设计了一种基于TiO2介质的全介质电磁诱导透明超表面模型,该结构由两根十字垂直交叉的介质棒和四个介质方块组成.在入射电磁场的作用下,介质棒中直接被入射电磁场激励的米氏电谐振通过相互耦合作用激发了介质方块中的磁共振,并产生谐振模之间的相消干涉,从而产生了类电磁诱导透明现象.利用电磁仿真软件和双谐振子耦合模理论,模拟计算和定量分析了类电磁诱导透明效应,结果表明:在电磁波正入射下,该结构在0.552THz处产生一透射率接近96%的透明窗口.由于其结构单元具有4度旋转对称性和多个暗模谐振元素,使得诱导透明效应出现较宽频带且呈现出对入射电场极化方向不敏感的特性.