原子的质心运动对腔中原子自发辐射及原子—光场间动量交换的影响

本文利用推广的Ｊ－Ｃ模型，研究了腔中原子的质心运动对原子自发辐射谱及原子－光场间动量交换的影响，研究结果表明：如果原子具有确定的质心动量，则在环形腔中，原子的质心动量改变原子自发辐射谱的间距，而在驻波腔中，自发辐射谱变成了多峰结构，如果原子的质心动量分布是高斯型的，则原子的质心运动抑制原子的自发辐射，并且该情况下环形腔中的原子自发辐射谱是不对称的，另一方面，原子的质心运动影响它与光场间的动量交换。     

Er3+-光子强耦合-维微腔的分析与设计

用密度矩阵运动方程计算并分析微腔中原子-光子强耦合的特性，得出一维原子-光子强耦合微腔的临界条件。通过分析Er^3 -光子强耦合-维微腔的掺杂浓度和腔长等参数所应满足的条件，给出实现Er^3 -光子强耦合的-维微腔的设计方法。     

基于腔QED的量子相干能量效应的研究

基于微腔系统与大量二能级原子对组成的非平衡 库相互作用的原子穿腔模型,研究了原子对携带的 量子相干信息对腔场的能量贡献。推导了原子对处于一般态(所有密度矩阵元均为非零参数 )下微腔动力 学演化主方程,并计算了腔场的稳态能量。 展示了能量本征基矢下库中原子对的量子相干 扮演了热力学资 源的角色——能够辅助微腔系统提取更多的能量。同时,分析了所有量子相干元(二能级原 子对密度矩阵 的非对角元)在能量贡献中的不同特征。本研究对设计高效率量子热机具有一定的参考价值 。     

不同光学腔中远距离原子间量子相位门的实现

提出了一个实现处在不同光学腔中的远距离原子之间的量子受控相位门方案,通过利用光子的稳定性和原子-光子在光学腔中的强耦合作用,从而得到了不同原子间的幺正演化操作。该方案不受腔中光子衰减和原子自发辐射产生的消相干影响, 从而使受控相位门操作具有高保真度。     

半导体微腔物理及其应用

半导体微腔物理是半导体低维结构物理与量子光学的交叉前沿领域．本文就半导体微腔中自发辐射增强效应，腔极化激元与Rabi分裂，腔极化激元的色散关系，稳态与瞬态的光学性质，三维受限微腔和微腔激光器特性等作一概要介绍，力图重点地从物理角度来阐明这些物理现象．     

光子晶体微腔发光二极管

光子晶体微腔因其具有增强自发辐射、定向输出和单模工作的能力而受到广泛关注。介绍了光子晶体微腔发光二极管的基本原理、设计、特性、制作及其典型器件。     

腔QED中cluster相干态的产生

提出一个在腔QED中产生cluster-型纠缠相干态的方案.基于三能级A型原子和双模腔场之间的大失谐相互作用,原子的自发辐射可以忽略.此外,腔场的初态是真空态.在这个方案中,对原子进行测量后,能够产生腔场cluster-型纠缠相干态,并讨论了实验的可行性.     

腔QED中cluste相干态的产生

提出一个在腔QED中产生cluster-type的纠缠相干态的方案。基于三能级Λ型原子和双模腔场之间的大失谐相互作用下,原子的自发辐射可以被忽略。此外,腔场的初态是真空态。在这个方案中,对原子进行测量后,能够产生腔场的cluster型的纠缠相干态,并讨论了实验的可行性。     

基于分离腔系统远程制备W态方案

提出了一个在分别由两光纤连接的三个分离腔中远程制备三原子W态的方案。制备过程中,由于原子系统、腔模和光纤模均处于非激发态,因此该方案能有效地抑制原子的自发辐射、腔衰减以及光纤泄露。相比与其他方案,我们方案的优点是所用的绝热演化方法对实验参数的变化不敏感。另外,该方案可以简单推广到制备n个原子的W态。     

在原子-腔-光纤系统中制备N个腔模的W态

提出一个在原子-腔-光纤系统中制备最大纠缠的W态方案,要求原子与腔之间的耦合常数要比拉比频率小的多。通过暗态绝热演化方法,使原子的自发辐射和光模损耗得到有效的抑制。因此我们一些参数的涨落对此方案的影响比较小。该方案操作比较简便,只要调节原子与腔场之间的耦合系数就能得到W态。此系统构成量子网络的一部分。     

量子阱DBR微腔激光器中自发发射的控制

应用腔量子电动力学和量子阱物理 ,计算了量子阱 DBR微腔激光器的自发发射谱 .发现由于 DBR微腔和量子阱分别对光子和载流子的限制 ,单方向的自发发射可以增进约三个量级 ,总的自发发射增强一个量级 .     

半导体激光器的微腔结构调制及其脉码在光纤中的传输

采用腔量子电动力学(QED)方法,定量讨论了平面结构微腔半导体激光器的自发发射特征物理量随腔结构的变化规律.在微腔半导体激光器自发发射因子调制、自发发射寿命调制以及一些实验依据的基础上,提出了微腔结构调制方法.数值模拟了其脉码在光纤中的传输图形.结果表明,微腔结构调制方法在提高脉码比特率方面优于同参数下的电流调制方法.     

通过腔QED实现高效的两原子的受控位相门

量子计算是近年来新出现的计算技术,具有非常好的发展前景.任何量子计算都能够被简化到一个门序列,而量子计算要利用某种物理体系来实现.介绍了一种通过腔QED实现高效的两原子的受控位相门的方案.此方案中,原子跃迁与腔模处于大失谐,因此原子自发辐射的影响得到了极大的抑制,从而提高了成功几率.而保真度取决于α、β、γ、δ几个常数的取值,数值计算结果表明我们的方案具有比较高的保真度,其保真度的平均值F=0.982318.该方案有一定的实验可行性,有望得到实验上的验证.     

双势阱中原子质心运动对自发辐射的抑制

研究了一个囚禁于对称双势阱中的二能级原子与单模腔场的相互作用.通过求解薛定谔方程,给出了整个系统波函数解析解和原子能级粒子数反转的解析表达式.分析了当腔场初始态分别为粒子数态、相干态以及热态时原子粒子数反转随时间的演化情况,并考虑了原子质心运动对粒子数反转的影响.结果表明通过选择合适的腔场初始态、势阱位置及相关因素,可以有效地控制原子的自发辐射率.     

半导体微腔中电偶极子的自发发射

由于反射电场的影响，电偶极子在微腔中的自发发射速度不同于自由空间中的自发发射速度。本文采用镜像法计算了理想平面微腔、金属平面镜组成的半导体微腔和由分布布喇格反射镜（DBR）作为谐振腔的垂直发射激光器（VCSEL）中电偶极子的自发发射速率。计算结果表明：由于微腔的调制作用，在某些情况下电偶极子自发发射速率增加，在一定腔长下电偶极子自发发射速度被抑制。     

Microcavity effects in an external-cavity surface-emitting laser

Microcavity-induced lasing threshold reduction and modulation of the spontaneous emission coherence length with cavity length in an external-cavity resonant-periodic-gain, surface-emitting laser is reported. In contrast to comparing different epitaxial growths, external-cavity operation allows changing the cavity length without affecting material properties as well as arbitrarily long resonator lengths. The transition to the macrocavity domain is observed by extending the cavity length beyond the spontaneous emission coherence length. The maximum change in the spontaneous emission rate induced by the cavity QED effect in the presence of resonant periodic gain is calculated. As expected, for cavities longer than several wavelengths, microcavity Fabry-Perot resonance effects dominate over cavity QED in determining the cavity-normal spontaneous emission power and coherence length. A simple model of the cavity-normal spontaneous emission coherence length and spontaneous emission power emitted from a Gaussian source placed in an ideal Fabry-Perot cavity is consistent with our observations     

金属平面半导体量子阱微腔自发发射

应用微腔腔量子电动力学和半导体量子阱物理,讨论了平面半导体量子阱微腔的自发发射,得到了腔结构、量子阱参量和注入载流子下的微腔自发发射谱和载流子寿命．计算发现由于微腔和量子阱分别对光子和载流子的限制,平面微腔可以增进自发发射,具有很强单方向性．