简并四波混频与位相复共轭(Ⅱ)

四、简并四波混频的理论研究工作 多年来,围绕简并四波混频的物理机制及影响位相复共轭反射波产生的效率的各种因素,开展了许多理论研究.这里只能作一概要的介绍.1.透明介质的简并四波混频理论 理论分析最初由Yariv等人完成.在图9中,与非线性介质相互作用的有四个波,即抽运光波Ef和Eb,探测光波Ep和共轭反射波Ec.假定它们均近似表示为平面波 一般在实验中探测光波及其共轭反射波相对抽运光波都弱得多,因此可以假定在混频相互作用中抽运光强度不变.现集中研究Ep和Ec的变化.由于四波耦合的结果,产生了波矢分别为Kc及Kp的三阶非线性极化利用…     

光波弱散射过程中的统计光学特性

光波经介质散射后的远场光学特性,包括光谱强度、光谱相干度以及光谱偏振度等,与散射介质的结构特征密切相关。近年来,光波弱散射现象的研究取得了较大进展,一方面,研究人员将散射体推广到各种介质,包括各向异性介质、半软边介质、椭球形介质等;另一方面,研究人员将入射光波推广到各种常见的光束,如随机电磁光波、平面波脉冲光束、非匀幅光束等。介绍了关于光波弱散射问题的主要研究成果,包括光波散射过程中的光谱变化现象、相干性变化现象、等价理论、互易关系以及光波散射逆问题等。     

随机激光器中准态腔的阈值与其局域化程度的关系

基于光波在有限随机介质中的局域化理论，利用有限时域差分法数值求解Maxwell方程 组，研究了随机介质中的激光现象，分析了准态模的放大与其 空间局域性的关系. 通过研究二维非增益随机介质中光波的局域化，确定了准态模的空间分 布和频谱特征. 通过引入增益，研究了准态模的放大过程和阈值特性. 结果表明空间局域化 强的准态模在增益介质中被优先放大，且有较低的阈值. 关键词： 随机激光器 准态模 随机介质中的光学特性     

光在吸收介质中传播的折射定律

光波在均匀非吸收介质中传播时振幅不衰减,在两种非吸收介质界面处产生折射现象,由几何光学中实数形式的光折射定律定量描述.而光波在均匀吸收介质中传播时,其振幅沿传播方向衰减,且其等振幅面与等相位面会发生分离.考虑吸收对光波传播特性的影响,本文回顾了复折射率的概念和复数形式的折射定律,据此对光波由吸收介质入射到吸收介质和光波由非吸收介质入射到吸收介质的两种情况进行了讨论,阐明了复数折射定律在具体问题讨论中的必要性和便利性,同时分析了实数形式和复数形式折射定律的关系.     

两端线型双量子点分子Aharonov-Bohm干涉仪电输运

设计一个两端线型双量子点分子Aharonov-Bohm (A-B)干涉仪. 采用非平衡格林函数技术, 理论研究无含时外场作用下的体系电导和引入含时外场作用下的体系平均电流. 在不考虑含时外场时, 调节点间耦合强度或磁通可以诱导电导共振峰劈裂. 控制穿过A-B干涉仪磁通的有无, 实现了共振峰电导数值在0与1之间的数字转换, 为制造量子开关提供了一个新的物理方案. 同时借助磁通和Rashba自旋轨道相互作用, 获得了自旋过滤. 当体系引入含时外场时, 平均电流曲线展示了旁带效应. 改变含时外场的振幅, 实现了体系平均电流的大小与位置的有效控制, 而调节含时外场的频率, 则可以实现平均电流峰与谷之间的可逆转换. 通过调节磁通与Rashba自旋轨道相互作用, 与自旋相关的平均电流亦得到有效控制. 研究结果为开发利用耦合多量子点链嵌入A-B 干涉仪体系电输运性质提供了新的认知. 上述结果可望对未来的量子器件设计与量子计算发挥重要的指导作用.     

电子束电流对介质切伦科夫脉塞色散关系的影响

采用等离子体流体理论,从线性扰动方程出发,研究了电子束电流大小对介质切伦科夫脉塞中束波相互作用色散关系的影响,得到了当等离子体返回电流能有效中和与不能有效中和电子束电流两种情形下色散关系和波的增长率,并讨论了电子束电流对束波相互作用色散关系和波增长率的影响。研究表明,等离子体返回电流能有效中和与不能有效中和电子束电流两种情况下有着不同的色散关系和波的增长率。在波导参数和背景等离子体参数固定的情况下,电子束电流并不是越大越好,电子束电流过大不利于提高器件效率,它们之间存在最佳匹配关系。     

电子束电流对介质切伦科夫脉塞色散关系的影响

采用等离子体流体理论,从线性扰动方程出发,研究了电子束电流大小对介质切伦科夫脉塞中束波相互作用色散关系的影响,得到了当等离子体返回电流能有效中和与不能有效中和电子束电流两种情形下色散关系和波的增长率,并讨论了电子束电流对束波相互作用色散关系和波增长率的影响。研究表明,等离子体返回电流能有效中和与不能有效中和电子束电流两种情况下有着不同的色散关系和波的增长率。在波导参数和背景等离子体参数固定的情况下,电子束电流并不是越大越好,电子束电流过大不利于提高器件效率,它们之间存在最佳匹配关系。     

Kerr介质中耦合双原子的纠缠特性

研究了Kerr介质中两个耦合二能级原子的纠缠演化规律, 通过concurrence计算了系统的纠缠度, 讨论了系统初态、Kerr 介质和原子之间的偶极相互作用对腔中两个原子纠缠度的影响. 结果表明: 通过适当选取Kerr介质的耦合系数和偶极相互作用强度, 可以获得固定的两原子纠缠, 并且可以提高两原子之间的纠缠, 甚至彻底消除纠缠猝死现象. 关键词： 偶极相互作用 Kerr介质 concurrence     

1,8-二巯基芘分子电学特性的理论研究

在第一性原理的基础上 ,对 1,8 二巯基芘分子的电学特性进行了理论研究 .采用了 3个Au原子构成的团簇来模拟Au表面 .首先利用密度泛函理论计算了 1,8 二巯基芘分子的电子结构及其和Au表面的相互作用 ,再利用前线轨道理论和微扰理论定量地确定了该分子和Au表面的相互作用能常数 .最后利用弹性散射格林函数法研究了该分子结的伏 安特性 .计算结果表明 ,分子中的硫原子和Au原子形成很强的共价键 .当外加偏压小于 1V时分子结存在电流禁区 ,随着偏压升高 ,分子结的电导出现平台结构 .分子结的电导特性和其电子结构密切相关 ,扩展分子轨道为电荷的迁移提供了通道 ,而局域轨道对电流贡献很小     

关于介质中光子动量的探讨

分析对于光从真空进入介质动量如何变化的问题的几个典型观点及存在的错误,由光的波粒二象性和光子与电子相互作用的机制,认识光在介质中传播时光子与光波的关系,得到介质中光子的动量仍等于它在真空中的动量.     

表面等离子共振现象的新应用——微弱磁场的测量

提出了一种新的表面等离子体共振传感器, 它包含三层结构: 棱镜、金属薄膜及二能级介质. 通过理论分析发现, 与通常表面等离子体共振系统不同, 这一物理系统中同时存在两种共振效应 (表面等离子体共振和能级间量子跃迁的共振效应), 它们共同作用的结果导致一系列新的物理现象, 其中一个令人感兴趣的现象是入射光的反射率对外场导致的微小能级移动十分敏感 (这一现象是通常的表面等离子体共振系统所不具有的). 由于能级移动依赖于外场, 所以最终入射光的反射率对外场具有灵敏的响应. 本文以外磁场导致能级移动的情况进行了理论计算, 结果表明, 这种表面等离子体共振系统的入射光的反射率对外加磁场极其敏感. 这一特性可以用来测量物质表面附近的微弱磁场, 有可能发展成为一种新型检测技术.     

Kapitza-Dirac效应的GAC理论及其应用

从发现光电效应以来,人们对光与物质的相互作用的研究越来越多,越来越深入。尤其在激光发明以后,光场的强度越来越大,光束的准直性越来越好,人们可以利用它做大量的实验,从而发现了很多新的实验现象,例如阈上电离[1],Kapitza＿Dirac效应[2],高阶谐波效应[3]等。这些现象用原有的光电理论已无法解释,从而发展了一些多光子电离的理论,其中以美国SouthernUniversity的郭东升教授及其合作者所发展的非微扰理论较为引人关注。这篇文章将详细介绍郭教授的工作以及相关的实验结果与理论研究的比较,希望人们对多光子领域的研究有更深一步的了解。文章首先介绍光与物质相互作用的理论基础,即Volkov解的得出及其讨论;文章第二部分将对多光子过程进行描述,并用第一部分结果进行一些定性的讨论;第三部分介绍Kapiza＿Dirac效应的实验结果与理论研究的比较;第四部分对整个理论体系予以综合评论,以及对强激光和物质作用的理论和实际应用的前景展望。     

Kapitza-Dirac效应的GAC理论及其应用

从发现光电效应以来,人们对光与物质的相互作用的研究越来越多,越来越深入。尤其在激光发明以后,光场的强度越来越大,光束的准直性越来越好,人们可以利用它做大量的实验,从而发现了很多新的实验现象,例如阈上电离[1],Kapitza＿Dirac效应[2],高阶谐波效应[3]等。这些现象用原有的光电理论已无法解释,从而发展了一些多光子电离的理论,其中以美国SouthernUniversity的郭东升教授及其合作者所发展的非微扰理论较为引人关注。这篇文章将详细介绍郭教授的工作以及相关的实验结果与理论研究的比较,希望人们对多光子领域的研究有更深一步的了解。文章首先介绍光与物质相互作用的理论基础,即Volkov解的得出及其讨论;文章第二部分将对多光子过程进行描述,并用第一部分结果进行一些定性的讨论;第三部分介绍Kapiza＿Dirac效应的实验结果与理论研究的比较;第四部分对整个理论体系予以综合评论,以及对强激光和物质作用的理论和实际应用的前景展望。     

多原子体系与单模光场的多光子相互作用

用狄克（Ｄｉｃｋｅ）态的缀饰原子态的方法，解出了多原子体系与单模光场的多光子相互作用下总体系的量子态随时间演化的精确解。进而又研究了原子体系的粒子数反转，光场的压缩度及反聚束效应随时间的演化。通过数值计算，发出了一些新的演化规律。     

Entropy evolution properties in a system of two entangled atoms interacting with light field

In this paper, we use the field entropy as a measurement of the degree of entanglement between the light field and the atoms of the system which is composed of two dipole—dipole interacting two-level atoms initially in an entangled state interacting with the single mode coherent field in a Kerr medium. The influence of the coupling constant of dipole—dipole interaction between atoms and the coupling strength of the Kerr medium with the light field and the intensity of the light field on the field entropy are discussed by numerical calculations. It is shown that when the coupling strength of the Kerr medium with the light field is large enough, and the light field is strong, the degree of entanglement between the atoms with the light field becomes weaker. The degree of entanglement only changes slightly with the change of the coupling constant of dipole—dipole interaction between atoms.     

离心通风机整机定常流动数值模拟

对一离心通风机在设计工况时的整机内部流场进行了数值模拟,捕捉到了离心通风机内部许多重要的流动现象,证实了蜗壳、叶轮间相互作用引起的整流场不对称性,并预示了叶轮内部的重要流动特征。所得到的分析结果对探讨影响离心通风机效率的原因、改进叶型设计、扩大运行工况范围等研究内容,提供了重要的理论依据。     

Optically probing the interaction between monolayer MoS<Subscript>2</Subscript> and single-wall carbon nanotube

Owing to outstandingly tunable optoelectronic properties, hybrid materials consisting of atomic scale thickness of two dimensional (2D) transition metal dichalcogenides (TMDs) and one dimensional (1D) nanowires have been attracting steady interests over the last several years. In this research for the first time we report optically probing the interaction between monolayer MoS₂ and single-wall carbon nanotube (SWCNT). By using Raman and photoluminescence measurements, we found the charge transfer between MoS₂ and SWCNT is sensitive to the intensity of light field. We also demonstrate that SWCNT acts as p-type dopants at physical contact with monolayer MoS₂. Our study gives new insight into the interaction between monolayer MoS₂ and SWCNT, which may allow new phenomena and ideas for novel low dimensional hybrid materials.     

Solitons and collapse suppression due to parametric interaction in bulk Kerr media

We demonstrate that weak parametric interaction of a fundamental beam with its harmonic field in a Kerr medium can drastically modify the beam dynamics, giving rise to very complex bifurcation phenomena and quasi solitons. Most importantly, we reveal a novel physical mechanism of the collapse suppression in a bulk optical Kerr medium: parametric coupling to a weakly radiating harmonic field.     

光在介质中的折射

研究了光的磁场在光与介质相互作用中的行为,建立了电子云导体模型,即介质中一个电子的电子云可以看作是一个微小导体,光变化的磁场与电子云导体间的电磁感应作用导致光与电子云导体之间的能量交换。光在介质中速度减慢起因于这种能量交换。应用电子云导体模型和能量守恒原理,导出了介质折射率表达式,并利用这个表达式计算了几种介质的折射率,计算结果与实测值符合得很好。解释了折射率的各向异性,以及静电场或静磁场对介质折射率的影响。