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耦合半导体量子阱中衰变相干及其对群速色散的影响

耦合半导体量子阱中衰变相干及其对群速色散的影响

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作者：邝耘丰华东交通大学

学位级别：硕士

在一定的条件下,当原子由两个距离足够近的激发态能级向同一基态能级自发衰减跃迁,或者由同一激发态能级向距离足够近的两个基态能级自发衰减跃迁时,这两个衰变通道之间的跃迁会发生耦合,产生一种干涉效应。这种干涉效应源自于原子的自... 详细信息

在一定的条件下,当原子由两个距离足够近的激发态能级向同一基态能级自发衰减跃迁,或者由同一激发态能级向距离足够近的两个基态能级自发衰减跃迁时,这两个衰变通道之间的跃迁会发生耦合,产生一种干涉效应。这种干涉效应源自于原子的自发衰变过程,故被称为自发辐射相干(Spontaneously Generated Coherence),简称SGC,也称为真空辐射场感应相干[1](Vacuum Induced Coherence),弛豫感应相干(Relaxation Induced Coherence),或称衰变诱导相干(Decay Induced Coherence),也即衰变相干。SGC是原子衰变过程中建立的一种原子相干状态,SGC的发生使光与原子的相互作用过程发生改变,从而引出了一系列相应的物理效应,例如无反转光放大、相干俘获、电磁感应光透明、相干烧孔、双暗态、光子相关、光速控制、增强光克尔效应、自发辐射的抑制和消除、荧光谱线的压窄等。应用半导体量子阱中衰变相干效应,我们可以调控和操控非对称耦合半导体量子阱介质对光场的吸收和色散物理特性,以及群速度的变化;同时在耦合半导体量子阱中通过相干效应来调控及操控的光学双稳态和多稳态行为。这些都是半导体量子阱中衰变相干研究的重大研究课题和方向,具有相当的理论和应用意义。总之,对衰变相干及由其产生的新物理现象的研究有着深远的意义,有助于我们从量子层面加深对光与物质相互作用的过程的理解,进而改善相关光学物质的相关量子特性,同时也可以充分挖掘这种新理论、新技术对实际应用技术提升的潜在意义。

关键词：半导体量子阱自发辐射衰变相干吸收与色散

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半导体微结构中光学特性的量子调控

半导体微结构中光学特性的量子调控

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作者：康承先安徽大学

学位级别：硕士

量子相干作为量子光学领域中重要角色之一,显然已成为物理学中的一个重要分支。一方面,在原子,分子以及光物理中,基于量子相干的研究已经备受人们的广泛关注。如电磁感应透明度,高效四波混频,超低光学孤子以及折射率增强等。另一方面,... 详细信息

量子相干作为量子光学领域中重要角色之一,显然已成为物理学中的一个重要分支。一方面,在原子,分子以及光物理中,基于量子相干的研究已经备受人们的广泛关注。如电磁感应透明度,高效四波混频,超低光学孤子以及折射率增强等。另一方面,在半导体量子阱和量子点中基于量子干涉的许多非线性光学现象也已经被人们广泛研究,如电磁感应透明度,超快全光学开关,克尔非线性,无吸收折射率增强以及其他新的现象。近年来,半导体一直是一个热门的研究对象,无论是在发光二极管还是光电探测领域,半导体其特殊的导电特性吸引着很多研究人员的注意。本文主要研究半导体微结构中弱场的光学特性。通过系统参量的调控,成功实现了对无吸收折射率增强的控制。首先,我们研究量子干涉对半导体量子点中弱场的吸收色散性能的影响。研究发现,通过对耦合场的强度和频率失谐的调控,相对于原子系统可以显著地改善其吸收色散特性。并且,我们的方法与前人的研究有很大的不同。(1)我们的侧重点是研究在半导体量子点中弱场的折射性能的可控性,尤其是在无吸收折射率增强中起到的重要作用。(2)我们发现在该半导体量子点中可以容易地获得具有吸收抑制的正或负折射率,以及仅通过调节控制场的失谐和非相干泵浦场,让系统在正折射率和负折射率之间灵活转换。接下来,我们研究分析了一个非对称双半导体量子阱中的弱探测场的二维吸收谱峰。发现由于驻波场和相干耦合场引起的量子干涉,通过在调整系统参数可以容易地控制其二维吸收谱峰。最重要的是,吸收峰可以定位于特定位置,并且通过对系统参数的适当调整,在驻波场的一个周期范围内找吸收峰的最大概率为。最后,我们探讨了一个四能级非对称双半导体量子阱中弱探测场的吸收色散特性。发现通过适当地调整系统的相应参数可以容易地控制实现无吸收折射率增强。我们的方案可以为色散补偿和量子信息处理在固态量子通信中的技术应用提供一些新的可能性。

关键词：半导体微结构量子阱量子点无吸收折射率增强吸收与色散

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