有限厚度拓扑绝缘体平板附近原子的自发辐射特性

对有限厚度拓扑绝缘体(TI)平板附近及其腔内二能级原子的自发辐射特性进行了研究。利用并矢格林函数表示偶极子平行和垂直于材料边界时的自发辐射率表达式,通过多次反射理论计算了平板的反射矩阵,对影响自发辐射率的各种因素进行了数值计算与分析。研究结果表明,忽略耗散时,平行偶极子的自发辐射率被抑制,而垂直偶极子的被增强;当板或腔存在耗散时,TI可以有效抑制原子的自发辐射率,使其附近原子在任何偶极方向的衰减均受到抑制。     

填充多层互易手征介质金属同轴线传播特性

 采用在圆柱坐标系中分离变量的方法，推出填充多层互易手征介质的金属同轴线各层电磁场之间的关系，得到其模式特征方程和圆波导模式特征方程，给出了填充两层手征介质金属同轴线部分模式的色散特性的数值计算结果，分析了手征介质参量及两层手征介质厚度变化等对手征同轴线传播特性的影响。如果互易手征介质的手征参数等于零，可得填充普通介质的同轴线的模式特征方程。与填充普通介质的同轴线中的模式相比，手征同轴线中的模式发生了分叉。当同轴线中所填介质的折射率增大时，其模式归一化截止频率和进行基模单模传输的带宽归一化频率都将减小。     

左手材料中原子的自发辐射

近年来，左手材料的研究引起了人们极大的兴趣。左手材料通常由亚波长金属微结构（尺度远小于波长）构成，存在着电等离子体振荡频率和磁等离子体振荡频率。人们已经开始关注左手材料中原子的辐射性质，但以往的研究主要针对原子跃迁频率远离介质（等离子体）共振频率的情况。我们针对二能级原子跃迁频率和介质等离子体振荡频率共振的情况作了理论研究。由于在介质共振频率附近真空场被强烈改变了，计算结果表明其中的原子的自发辐射性质与自由空间中有明显不同。应用自发辐射的非马尔可夫理论，我们发现原子和介质中真空场的相互作用导致了原子-光场束缚态的出现。我们进一步分析了介质吸收对自发辐射的影响，证明存在吸收时在一定条件下原子和真空场的相互作用的特性仍可以得以保持。     

厄米-高斯光束对手征介质球的远场散射

利用复源点方法将厄米-高斯光束展开为球矢量波函数的形式。基于广义洛伦兹米氏理论,应用手征介质球与自由空间分界面处电磁场切向连续的边界条件以及球矢量波函数的正交性,得到手征介质球远区散射场展开系数。研究了厄米-高斯光束对手征介质球的散射特性。数值计算了厄米-高斯光束对手征介质球的远区散射场分布,分析了波束模式、手征参数和手征球尺寸等对散射特性的影响。     

零折射率手征包层光纤中导模的奇异特性

对零折射率手征介质(介电常量和磁导率同时等于零的手征介质)作为包层的光纤中模式的奇异特性进行了理论研究.给出了导模的电磁场分布公式,推导出导模色散方程和功率的数学表达式,通过数值计算,给出了不同手征参量情形下的色散曲线,讨论了手征参量对归一化功率的影响,发现了导模的一些奇异特性,如存在表面波模、基模单模区,出现传播常量...     

零折射率手征包层光纤中导模的奇异特性

 对零折射率手征介质（介电常量和磁导率同时等于零的手征介质）作为包层的光纤中模式的奇异特性进行了理论研究.给出了导模的电磁场分布公式,推导出导模色散方程和功率的数学表达式,通过数值计算,给出了不同手征参量情形下的色散曲线,讨论了手征参量对归一化功率的影响,发现了导模的一些奇异特性,如存在表面波模、基模单模区,出现传播常量双值、模式交叉、功率储存现象等,特别是出现了纤芯和包层中的功率都为负值的完全后向波奇异模式.     

被三个耦合场驱动的四能级原子的电磁感应透明

研究了被三个耦合场驱动的四能级原子系统的自发辐射，通过计算自发辐射场对应的原子极化率，发现在某些特定参数下系统具有电磁感应透明的特性，同时发现电磁感应透明效应产生时，驱动场强度与自发辐射场处于相同量级. 关键词： 电磁感应透明 自发辐射 量子干涉     

拓扑绝缘体和手征介质界面的Goos-Hnchen位移和Imbert-Fedorov位移

研究了线极化波在拓扑绝缘体和手征介质分界面上全反射时的Goos-Hnchen(GH)侧向位移和Imbert-Fedorov(IF)横向位移特性.使用修正的能流法推导出各位移表达式,数值计算分析了入射角、拓扑磁电耦合效应、手征性等对位移的影响.结果表明,当TE波入射时,拓扑绝缘体的磁电耦合效应或手征介质的手征性对两种位移的影响较为一致,即拓扑磁电耦合对GH和IF位移均为抑制,手征性对位移基本为单调增强或单调抑制.而TM波入射时,拓扑磁电极化率会使位移先增大后减小,位移存在一个极值,手征参数的增大使该极值向拓扑磁电极化率较小值方向移动;手征参数对位移的影响虽基本上是单调性的,但在某些情况中较为特殊,如右旋圆极化波的GH位移在拓扑磁电极化率对位移增强阶段,手征性也将增强位移,而在拓扑磁电极化率对位移抑制阶段,手征性也同时抑制位移.对拓扑绝缘体和手征介质界面GH和IF位移的研究,为测量拓扑磁电耦合特性及手征电磁交叉极化性质提供了一种光学方法.     

原子与热库相互作用系统中的三体纠缠特性

利用Ket-Bra纠缠态方法,求解了原子与热库相互作用系统中的密度矩阵主方程,得到了密度矩阵的演化表达式.考虑三个二能级原子独立与热库相互作用的情况,利用负本征值度量三体纠缠,研究了系统中原子间的三体纠缠特性.采用数值计算方法,讨论了热库平均光子数和原子自发辐射率对原子间三体纠缠特性的影响.研究结果表明:随原子自发辐射率和热库平均光子数的增大,原子间的三体纠缠衰减加快.     

Casimir-Polder力对左手材料板附近的原子的动力学作用

本文研究了初始处于激发态的两能级原子在左手材料附近运动时Casimir-Polder力对原子动力学的影响. 左手材料有两个的作用: 一是在距离界面波长区域内提供了较强的Casimir-Polder共振力, 二是在这一范围原子的自发辐射受到抑制, 延长了作用时间. 这两种效应使得依靠原子自发辐射这一过程中的Casimir-Polder力能对原子的运动学产生影响, 并将一定初速度的原子排斥远离界面. 由于原子偶极矩的取向会影响Casimir-Polder力的性质, 因此对于某些初始条件(初速度和初始位置), 不同偶极矩取向的原子有不同的运动学结果, 会被吸引到界面或反射出去, 从而对具有不同偶极矩方向的原子进行筛选. 当然由于Casimir-Polder力很小, 能够反射的初速度也很小, 但是已经可以反抗极低温的热涨落, 我们的理论预估值约为15 μupK. 如果和其他约束手段同时作用, 便能对原子的动力学产生更为有利的控制.     

法拉第手征介质反射电磁波的极化特性研究

从麦克斯韦方程出发严格推导了均匀介质与法拉第手征介质交界面处电磁波反射公式.通过解析的方法讨论了不同极化状态下反射电磁波的极化特性与法拉第手征介质电磁参数之间的关系.针对部分具体实例进行了计算,计算结果与理论预测相符合. 关键词： 法拉第手征介质 反射电磁波 极化特性     

自发辐射的线宽与原子能级移位

在本文中,我们对二能级原子的自发辐射问题进行了讨论。我们用原子自发辐射的实际场代替自由场同原子相互作用,并由自洽的条件计算谱线的线宽与原子能级的移位。计算方法也不同于前人的方法。计算的能级移位不出现发散的困难。 关键词：     

双原子正方晶格光子晶体边界模式的光传输特性

利用平面波展开法,发现双原子正方晶格光子晶体中ΓM方向边界面存在着快慢两类边界模式,并且通过计算色散关系和电场分布研究了边界参量对这两类边界模式传输特性的影响.依据两种模式的色散关系,计算了群指数和群速度色散参量,结果表明边界参量的变化对第一类边界模式传输特性的影响较小,该模式的平均群指数始终维持在5.0左右;第二类边界模式与第一类模式明显不同,边界参量的变化能够有效地影响到这种模式的传输特性,该模式的最大平均群指数可达178左右.利用时域有限差分法记录了不同时刻电场强度在边界附近的分布及监测点处的电场幅度变化情况,结果表明,两类模式都能够被限制在边界附近并向前传播,时域有限差分法得到的群速度与平面波展开法的结果完全吻合.     

双原子正方晶格光子晶体边界模式的光传输特性（英文）

利用平面波展开法,发现双原子正方晶格光子晶体中ΓM方向边界面存在着快慢两类边界模式,并且通过计算色散关系和电场分布研究了边界参量对这两类边界模式传输特性的影响.依据两种模式的色散关系,计算了群指数和群速度色散参量,结果表明边界参量的变化对第一类边界模式传输特性的影响较小,该模式的平均群指数始终维持在5.0左右;第二类边界模式与第一类模式明显不同,边界参量的变化能够有效地影响到这种模式的传输特性,该模式的最大平均群指数可达178左右.利用时域有限差分法记录了不同时刻电场强度在边界附近的分布及监测点处的电场幅度变化情况,结果表明,两类模式都能够被限制在边界附近并向前传播,时域有限差分法得到的群速度与平面波展开法的结果完全吻合.     

附加Kerr介质依赖强度耦合负二项式光场与二能级原子的相互作用

采用数值计算的方法,研究了有Kerr介质存在时负二项式光场与二能级原子依赖强度耦合相互作用系统中原子布居反转的时间演化规律,讨论了Kerr介质和光场参量对原子反转的时间演化的影响.     

磁单负材料板附近的原子的自发辐射场分布

本文研究了磁单负材料板附近的两能级原子通过自发辐射激发的表面模式及场强分布. 磁单负材料是有效介电常数大于零而磁导率小于零的人工微结构材料. 根据麦克斯韦方程及边界条件, 这种材料板只支持TE极化的表面模式. 本文分析了具有不同磁导率和厚度的磁单负材料板所支持的表面模的性质, 如模式数目和模式的对称性, 进而讨论了这些特性对原子自发辐射场的空间分布的影响. 结果表明原子与磁单负材料板的距离可影响辐射场中表面模的比重, 当表面模起主要贡献时, 在材料板左表面上原子辐射场呈定向发射的分布. 而材料板右表面的辐射场分布取决于表面模的对称性和比重, 如果同时存在对称和反对称的表面模, 右表面的场很弱甚至完全消失, 而如果只存在对称或反对称的表面模, 右表面会有与左表面等强度的辐射场分布. 这些性质与原子在金属表面的辐射场分布明显不同, 我们的结果对原子辐射场的空间控制以及实现简单结构的单光子源有积极意义.     

介质腔中自发辐射原子的寿命分布

在本文中,我们研究了半无限大介质板夹层对空腔中激发态原子的自发辐射率的影响,并利用寿命分布函数来描述原子衰变动力学的性质,在对称和非对称的结构中,分别计算了以原子在板中的相对位置为自变量的原子自发辐射率的函数,计算结果表明,原子的自发辐射率与介质腔的宽度以及外层半无限大介质板的折射率有关,介质腔可以增强或抑制激发态原子的激发,当介质腔的宽度足够大时,原子的寿命分布呈现指数衰减的形势,这些理论结果和实验值相符合的非常好.     

光轴平行于界面的单轴手征介质中的负折射研究

研究了光轴平行于界面时单轴各向异性手征介质中实现负折射的条件, 并详细分析了该介质中两个本征波在不同电磁参数和手征参数下折射角随入射角的变化规律. 结果表明, 利用单轴各向异性手征介质实现负折射, 条件更加宽松, 甚至在弱的手征参数下也可能实现负折射, 且在不同的介电常数、手征参数和入射角下, 该手征介质中两个本征波的相折射角存在很大的差异, 在特殊条件下, 某一个或两个本征波不能在介质内传播.     

高Q Kerr介质腔中二项式光场与原子相互作用

应用全量子理论研究了在高Q Kerr介质腔中, 二能级原子与二项式光场相互作用系统中原子行为和光场的量子特性. 采用数值计算的方法, 详细讨论了光场参量和Kerr效应对原子布居反转和平均光子数的影响.研究发现当二项式光场处在中间态时, 在考虑Kerr效应的条件下,原子布居振荡加剧, 回复时间变短, 系统内平均光子数减少.     

低频强场作用下三维光子晶体中二能级原子的自发辐射性质

研究了处于三维光子晶体中，且在强相干的低频场的驱动下的单个二能级原子的自发辐射性质.由于低频场的影响，使得原子产生了在跃迁过程中吸收或发射一个低频光子的衰减渠道.这些跃迁导致了自发辐射的量子干涉，再加上光子晶体能带带边的作用，自发辐射被显著抑制.原子的布居俘获依赖于原子上能级与能带带边的相对位置，低频场的频率和原子不同跃迁通道间的相对跃迁强度. 关键词： 光子晶体 二能级原子 自发辐射