在半导体微腔的限制下,光子与量子阱激子强耦合形成激子极化激元(Exciton Polariton),激子极化激元是一种半光半物质的准粒子,具有光与物质特性,如小有效质量,长程相干性,强非线性相互作用,增益耗散等。这些特性使极化激元在实现室温玻色爱因斯坦凝聚(Bose Einstein condensation,BEC),非线性效应,拓扑激发等方面,表现出极大的潜力,对量子计算,光通信,量子信息处理等具有潜在的应用价值。本文主要研究了受限激子极化激元中孤子态,双稳和量子压缩,又进一步考虑了双势阱孤子态的量子隧道耦合,以及双稳和压缩。本文首先介绍了半导体微腔中激子极化激元的形成和特性,随后阐述了极化激元玻色爱因斯坦凝聚和超流的形成,对极化激元典型非线性效应的研究背景进行简单介绍。然后讲述了极化激元及其非线性效应的理论基础和计算方法。接下来考虑了均匀非共振泵浦激发下在中心缺陷势中形成的反暗孤子(基态),暗孤子(第一激发态)和偶对称暗孤子(第二激发态)。并在对造成中心势的外加电压的连续缓慢的调控下,分别实现反暗孤子和暗孤子,暗孤子和偶对称暗孤子的双稳行为,利用微扰理论对双稳过程中孤子的能量变化进行了分析,双稳行为的产生源于极化激元中激子组分带来的强非线性。有研究在双稳曲线的转折点处观察到量子压缩,这启发我们进一步探索双稳过程中的量子压缩。通过调节非线性作用相关参数,得到量子压缩态。最后,考虑双势阱中的极化激元本征态,改变势阱间距得到发生量子隧道耦合前后的孤子态及其参数范围,同时,也研究了发生量子隧道耦合前后孤子态的双稳行为和量子噪声。我们提出了一种系统,可以通过改变相互作用,缓慢调节所施加的局部电压,在低泵浦功率下实现不同孤子态之间的双稳行为,和中心势阱缺陷孤子态的量子压缩。这种可调性使该系统可以应用于低功率全光开关、逻辑门,存储设备和压缩光等,在量子信息处理和量子通信等领域有重要应用前景。
暂无评论