检索结果-南通市图书馆

金属等离子体光学微腔中激子偶极矩方向对体系强耦合作用影响的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

金属等离子体光学微腔中激子偶极矩方向对体系强耦合作用影响的研...

作者：马振涛郑州大学

学位级别：硕士

作为国际学术前沿与热点研究领域,光与物质的强耦合相互作用在量子器件、量子计算和量子通讯等方面具有巨大的应用价值。然而,之前的研究多在超低温和高真空的环境才能够实现该种强耦合作用,这严重限制了该领域的应用与发展。因此,探究... 详细信息

作为国际学术前沿与热点研究领域,光与物质的强耦合相互作用在量子器件、量子计算和量子通讯等方面具有巨大的应用价值。然而,之前的研究多在超低温和高真空的环境才能够实现该种强耦合作用,这严重限制了该领域的应用与发展。因此,探究室温下光与物质强耦合相互作用意义重大。利用金属等离子体光学微腔能够在室温下实现强耦合相互作用,这种光学微腔是基于特殊设计的贵金属纳米结构,能够实现金属的自由电子与外部光照的集体振动,从而将光子限制在微腔内,获得光与物质的强耦合相互作用。相比于大量激子的集体效应,基于单激子的强耦合作用能够产生量子效应,避免来自多余激子的间接或非共振耦合,削弱在量子信息传输和处理过程中的各种干扰。但是基于单激子体系的强耦合作用需要更大的场增强效应,难点在于如何构建高灵敏性的纳米光学器件。另一方面,金属等离子体光学微腔中的强耦合作用效率与2成正比,其中E为激子所处电场强度,μG为激子的偶极矩。已报到研究的多集中于对纳米光学器件E的调控,因为加工精度和实验条件的限制,鲜有针对激子偶极矩调控的研究报道。本论文聚焦于新型金属等离子体光学微腔的构筑,采用自下而上的自组装方法,通过溶液法合成形貌可控的金纳米三角片(gold nanoprism,AuNPR),在碱基互补配对的作用下实现DNA折纸模板在特定位点抓取AuNPR。利用DNA折纸优异的可寻址性与结构特点,成功构筑了激子位置可控、激子偶极矩方向可调的纳米光学器件,系统探究了单激子体系和双激子体系中不同激子偶极矩方向对强耦合作用的影响机制。具体研究结果如下:1.构建激子偶极矩方向可控的金属等离子体微腔体系利用DNA折纸术结合AuNPR的方式,构建了一种金属等离子体光学微腔。得益于DNA折纸优异的可寻址性和可编程性,该微腔能够精准控制激子位置,避免荧光淬灭效应。此外,通过将作为激子的Cy5染料分子修饰在DNA折纸订书钉链磷酸骨架的不同序列处能够控制其方向,进而实现对激子偶极矩方向的控制。并以此设计了激子与AuNPR尖端电场呈0°和90°的单/双激子体系,以探索激子偶极矩方向对强耦合作用的影响。原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)等多种表征技术的图像表明,所构建光学微腔形貌优异、结构完整,符合实验设计预期。2.研究金属等离子体光学微腔中激子偶极矩方向对体系强耦合作用的影响通对测试单激子与双激子体系激子与AuNPR尖端电场呈不同方向时的荧光光谱,来探究激子偶极矩方向对体系强耦合作用的影响。初步结果表明,利用DNA折纸术所构建的光学微腔体系实现了激子偶极矩方向的可控构筑,并通过控制激子偶极矩方向实现了对体系耦合强度的调控,且在双激子体系中观察到了符合强耦合公式判定的光谱分裂现象。综上所述,本论文构建的研究体系为精准控制激子在光学微腔中的位置,以及控制激子偶极矩方向提供了一种简单便捷的方法,并为光与物质强相互作用的研究提供了新的平台。

关键词： DNA纳米技术 DNA折纸生物分子自组装偶极矩方向控制金属等离子体光学微腔单分子荧光强耦合

金纳米柱阵列表面等离子体激元与J-聚集分子强耦合作用

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

物理学报 2016年第23期65卷 63-68页

作者：赵泽宇刘晋侨李爱武徐颖吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室长春130012 中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室成都610209 西安交通大学机械工程学院西安710049

采用脱模工艺制备了表面光滑的金纳米柱阵列结构,这种加工方法操作简单、可重复性强,可以将形貌相同的纳米柱阵列结构大批量复制到不同衬底上.采用这种金纳米柱阵列结构激发表面等离子体激元并实现了其与J-聚集染料分子的强耦合作用.在... 详细信息

采用脱模工艺制备了表面光滑的金纳米柱阵列结构,这种加工方法操作简单、可重复性强,可以将形貌相同的纳米柱阵列结构大批量复制到不同衬底上.采用这种金纳米柱阵列结构激发表面等离子体激元并实现了其与J-聚集染料分子的强耦合作用.在所制备的杂化耦合体系中,观测到了200 meV的拉比劈裂值.进一步通过调节金纳米柱阵列的周期来改变耦合强度,在反射谱中观测到了强耦合存在的标志性实验证据:耦合杂化态对应能量的反交叉曲线.这种简单并可以大批量制备的强耦合杂化体系对于促进强耦合作用在纳米等离子体器件中的广泛应用具有积极意义.

关键词：强耦合拉比劈裂表面等离子体激元 J-聚集

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

光学纳米腔与量子辐射子的强耦合性质研究

光学纳米腔与量子辐射子的强耦合性质研究

作者：胡马龙中南大学

学位级别：硕士

光和物质之间的相互作用在光谱学、传感、量子信息处理和激光器中起着重要的作用。一般而言,光-物质的直接相互作用在量子电动力学领域内非常弱。光学纳米腔具有将光能局域一个非常小的区域或能将光能局域在某个区域内较长时间的能力,... 详细信息

光和物质之间的相互作用在光谱学、传感、量子信息处理和激光器中起着重要的作用。一般而言,光-物质的直接相互作用在量子电动力学领域内非常弱。光学纳米腔具有将光能局域一个非常小的区域或能将光能局域在某个区域内较长时间的能力,因此将物质放入光学纳米腔内对于实现光和物质强相互作用有着巨大的意义。目前在室温下实现单个普通分子与光学纳米腔之间的强耦合依旧存在着巨大的挑战。本文将从理论计算上实现单个普通分子与光学纳米腔之间在室温下的强耦合,从而寻找实验上实现该强耦合的方法。本文的主要工作如下:1.基于多级展开方法类比了Mie理论提出了一个新方法—半解析法。该方法可以计算任意谐振腔的电偶/磁偶与辐射子(分子,量子点)之间的相互作用的光学谱线,相较于一般的模拟计算的方法,节省了大量的时间。本文经过推导得到了耦合能力参数(Y为腔体的场增强系数),并且基于该参数比较了一些常见的等离激元谐振腔结构,提出了一个耦合性能更好的结构—雨滴形二聚体。通过计算发现,该结构可以与单个普通分子(3.8)在室温条件下实现强耦合。最后,发现并研究了由于分子的饱和效应在耦合体系的光学谱线上产生的第三峰。2.本文将半解析法的适用面进行了拓展,用该方法计算了介电球的高阶回音壁模式与磁离子团簇之间的光学相互作用,实现了少量磁离子团簇与回音壁模式(Whispering Gallery Modes,WGMs)之间的强耦合。并发现磁离子团簇的谱线宽度和回音壁模式的谱线宽度的匹配对二者之间的相互作用有着很重要的影响。同时,本文也研究了介电球的折射率、尺寸和磁离子的跃迁偶极矩,以及激发光的强度对耦合的影响。图23幅,表1个,参考文献205篇

关键词：光学纳米腔强耦合辐射子半解析法等离激元回音壁模式

弱耦合和强耦合下等离激元晶格中的激光和拉比劈裂

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

弱耦合和强耦合下等离激元晶格中的激光和拉比劈裂

作者：吕凡舟哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

等离激元晶格共振(Plasmonic Lattice Resonances,PLRs)又称为表面晶格共振(Surface Lattice Resonances,SLRs)是在周期性排列的金属纳米颗粒(nanoparticles,NPs)出现的光-物质混合态。当有序阵列的周期间距在亚波长尺度时会对入射光子... 详细信息

等离激元晶格共振(Plasmonic Lattice Resonances,PLRs)又称为表面晶格共振(Surface Lattice Resonances,SLRs)是在周期性排列的金属纳米颗粒(nanoparticles,NPs)出现的光-物质混合态。当有序阵列的周期间距在亚波长尺度时会对入射光子发生集体散射、产生驻波,并获得衍射波模态。若面内传播的衍射波模与单个纳米颗粒的局域性表面等离激元(Localized Surface Plasmon,LSP)模在时域上谱线重叠,则模式间的耦合将导致干涉相长及干涉相消,从而产生Fano峰形的共振模式,即PLRs,其光谱的共振半宽降低到1-2 nm。等离激元晶格共振的特性来源于两种不同的物理效应:金属NPs的近场电磁响应(等离激元共振)和与NPs阵列相关的远场Bloch衍射模式。光与物质相互作用一直是纳米光学研究的核心课题之一,等离激元晶格克服了传统光学微腔光学衍射极限以及等离激元微腔金属辐射损耗的问题,具有品质因数高、模式体积小等一系列优势,是一种新型的极具应用前景的纳米阵列微腔。本论文主要设计并研究不同等离激元晶格结构的光学效应与应用,内容如下:(1)等离激元表面晶格共振的理论建模工作,包括建立空晶格近似模型、耦合偶极子近似模型以及Fano共振模型。详细描述了等离激元晶格共振产生的原理、晶格参数和金属纳米颗粒结构对共振模式的调控以及不对称峰形的产生原因。根据实验目的,设计金属纳米盘和铝纳米锥两种等离激元晶格结构,对等离激元晶格共振模式进行调控并通过仿真分析其光学、电磁学性质,为后续章节提供仿真预研。(2)等离激元放大自发辐射(ASE)的原理及研究现状。基于第二章仿真结果,首先研究发生在等离激元晶格与无机发光材料间的光与物质相互作用。系统研究了在PLR是调控下具有多重亚稳态能级的上转换稀土发光材料的放大自发红光辐射过程,并对其光学性质如:ASE放大倍数、发射方向及发光弛豫时间系统的进行表征。(3)研究有机染料分子尼罗红荧光染料与等离激元晶格的复合结构,实现基于传播态离角等离激元晶格共振纳米激射现象,并对系统表征纳米激光的偏振特性及晶格排布的依赖关系。(4)研究PLR与量子发射体间相互作用,通过在等离激元晶格上覆盖一层二维过渡金属硫化物,成功得到了激子与等离激元晶格共振的强耦合系统。通过有限差分时域法(FDTD)和全量子模型,定量研究等离激元晶格共振对合系统耦合强度、劈裂大小和时间动力学的调制作用。

关键词：等离激元表面晶格共振放大自发辐射纳米激光强耦合

基于超表面的Tamm等离激元与激子的强耦合作用

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

物理学报 2020年第1期69卷 199-206页

作者：吴晗吴竞宇陈卓南京大学物理学院

本文研究了由超表面-介质间隔层-分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector,DBR)构成的等离激元微腔结构中的Tamm等离激元及其与激子间的相互作用.利用超表面中的结构参数变化能够调控光在其表面的反射位相这一特性,可以在微腔... 详细信息

本文研究了由超表面-介质间隔层-分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector,DBR)构成的等离激元微腔结构中的Tamm等离激元及其与激子间的相互作用.利用超表面中的结构参数变化能够调控光在其表面的反射位相这一特性,可以在微腔结构的介质间隔层厚度保持不变时,通过调节超表面的结构参数来调控微腔结构所支持的Tamm等离激元模式的共振位置,从而为Tamm等离激元模式的调控提供更多自由度.相比于传统金属薄膜-介质间隔层-DBR结构,我们发现超表面的引入及其对反射位相的调控可以使超表面-介质间隔层-DBR结构在更小的间隔层厚度下支持共振在相同波长处的Tamm等离激元模式.此外,结合超表面对场的局域特性,可以有效地降低Tamm等离激元模式体积.在此基础上,对比研究了传统的和基于超表面的Tamm等离激元与单层二硫化钨(WS2)的相互作用,发现基于超表面的Tamm等离激元可以产生更强的光子与激子的强耦合作用,获得更大的拉比(Rabi)劈裂.

关键词：表面等离激元超表面二维材料强耦合

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

半导体量子点与谐振腔杂化系统的强耦合

科学通报 2020年第23期65卷 2427-2438页

作者：陈明博徐永强曹刚郭国平中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室合肥230026 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院合肥230026 合肥本源量子计算科技有限责任公司合肥230026

量子比特的可扩展性是实现实用量子计算机的前提.利用微波谐振腔中的光子作为媒介实现非局域量子比特间的长程耦合与信息交换,为固态量子计算提供了一种重要的大规模扩展方案.然而由于外界噪声大、耦合强度弱等各种因素限制,在前期实验... 详细信息

量子比特的可扩展性是实现实用量子计算机的前提.利用微波谐振腔中的光子作为媒介实现非局域量子比特间的长程耦合与信息交换,为固态量子计算提供了一种重要的大规模扩展方案.然而由于外界噪声大、耦合强度弱等各种因素限制,在前期实验中半导体量子比特一直未能实现与微波光子间的有效信息交换,亦即未能实现比特与光子间的强耦合.近年来,随着实验上半导体量子比特的性能优化及高阻抗微波谐振腔的应用,利用微波谐振腔耦合半导体量子比特取得一系列重要突破,电荷和自旋量子比特与腔的强耦合均已实现,量子比特间的耦合距离也得到极大扩展.本文围绕半导体量子点-微波谐振腔杂化系统,简要介绍实现量子比特与微波光子强耦合的原理、实验实现及进展.

关键词：量子点量子计算量子比特电路量子电动力学强耦合

含有强耦合电感的XRAM发生器及100kJ模块设计

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

电工技术学报 2015年第14期30卷 475-480页

作者：马山刚于歆杰李臻丁健民刘旭堃清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统国家重点实验室北京100084

电感储能型脉冲电源由于具有较高的储能密度和相对容易实施等优势而倍受研究者的关注。Meat grinder和XRAM是构成电感储能型脉冲电源的两种基本拓扑单元。其中,由多个电感线圈串联充电、并联放电构成的XRAM拓扑在结构上具有较强的拓展性... 详细信息

电感储能型脉冲电源由于具有较高的储能密度和相对容易实施等优势而倍受研究者的关注。Meat grinder和XRAM是构成电感储能型脉冲电源的两种基本拓扑单元。其中,由多个电感线圈串联充电、并联放电构成的XRAM拓扑在结构上具有较强的拓展性,易于实现模块化。本文将构成XRAM电路的多个电感定制成为相互层叠的多个空心平面螺旋线型线圈结构,使电感线圈间具有强耦合作用。与原有结构相比,在相同储能时体积更小。理论分析和初步试验说明了电感间的强耦合作用不会弱化电路的电气性能。最后,讨论了利用这种含有强耦合电感的XRAM拓扑构建100k J能级模块的方案,并计算了储能密度,突出了其优越性。

关键词：电感储能型脉冲电源 XRAM 强耦合储能密度模块化

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

用强耦合RANS方法模拟旋翼悬停流场

航空动力学报 2014年第8期29卷 1894-1903页

作者：姬昌睿杨小权杨爱明司江涛刘沛清北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210 复旦大学力学与工程科学系上海200433

在旋转坐标系下,将Spalart-Allmaras(S-A)一方程湍流模型和Reynolds-averaged NavierStokes(RANS)方程耦合成一个新的RANS方程,并发展了基于多块重叠网格的强耦合RANS求解方法,用于直升机旋翼悬停流场的数值模拟.为了提高计算效率,针对... 详细信息

在旋转坐标系下,将Spalart-Allmaras(S-A)一方程湍流模型和Reynolds-averaged NavierStokes(RANS)方程耦合成一个新的RANS方程,并发展了基于多块重叠网格的强耦合RANS求解方法,用于直升机旋翼悬停流场的数值模拟.为了提高计算效率,针对多重网格方法在多块重叠网格上实施的困难,提出了一种基于重叠网格的多重网格实施方法.通过对Caradonna-Tung(C-T)和ONERA 7A旋翼悬停算例验证了发展的强耦合RANS方法和基于重叠网格的多重网格实施方法的有效性.研究结果表明:发展的基于重叠网格的多重网格方法有较高的计算效率,3层网格的加速比约为7.7;强耦合RANS法的计算精度明显高于传统的松耦合RANS方法,特别是在与阻力相关性能参数的预测中,强耦合RANS方法的预测结果更加精确.

关键词：悬停旋翼 Spalart-Allmaras湍流模型 RANS方法强耦合多重网格方法重叠网格

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

抛物量子线中强耦合极化子的有效质量

光电子．激光 2005年第2期16卷 240-243页

作者：丁朝华赵翠兰肖景林内蒙古民族大学物理与机电学院内蒙古通辽028043

采用改进的线性组合算符法、Lagrange乘子和变分法,在考虑电子与LO声子相互作用情况下,计算了抛物量子线中强耦合磁极化子的有效质量m 和光学声子平均数N。通过数值计算,讨论了约束强度ω0和磁场B对m 和N的影响。计算结果表明:m 和N都随... 详细信息

采用改进的线性组合算符法、Lagrange乘子和变分法,在考虑电子与LO声子相互作用情况下,计算了抛物量子线中强耦合磁极化子的有效质量m 和光学声子平均数N。通过数值计算,讨论了约束强度ω0和磁场B对m 和N的影响。计算结果表明:m 和N都随ω0和B的增加而增大。

关键词：有效质量强耦合磁极化子量子线光学声子平均数线性组合算符变分法电子相互作用