2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、光子在信息傳輸方面的巨大優(yōu)勢使其在信息處理、采集、控制方面有著非常重要和廣泛的應(yīng)用。特別是在激光問世之后,光通信迅速發(fā)展并取得了很多突破性的成果。由光學(xué)諧振腔組建的系統(tǒng),可以把光束縛在極小的空間內(nèi),從而能增大光強(qiáng)和光-物質(zhì)相互作用強(qiáng)度。在這種系統(tǒng)中可以進(jìn)行單光子級別的光信息傳遞和轉(zhuǎn)換的研究,因此諧振腔組建的系統(tǒng)在構(gòu)建光信息器件方面有著巨大的優(yōu)勢。構(gòu)造簡單但功能多樣的腔量子電動力學(xué)(QED)系統(tǒng)和光機(jī)械系統(tǒng),是近些年的國際研究熱點(diǎn),在量子

2、信息和量子網(wǎng)絡(luò)方面有著重要應(yīng)用。本文以腔QED和光機(jī)械系統(tǒng)為研究平臺,探討了其中的非線性效應(yīng)和光信息傳輸過程。主要內(nèi)容包括:
  一、我們提出了利用量子點(diǎn)和高階邊帶進(jìn)行光子轉(zhuǎn)換和信息處理的理論方案。在支持偏振方向相互正交的兩個光模的光子晶體腔中,通過巧妙放置量子點(diǎn)(人造原子)的位置,使其同時和兩個腔模產(chǎn)生耦合。在由兩束連續(xù)光組成的外場的驅(qū)動下,量子點(diǎn)與腔模的耦合會產(chǎn)生有效的強(qiáng)三階非線性,致使系統(tǒng)中發(fā)生拉曼散射和四波混頻,從而產(chǎn)生高

3、階邊帶,最終使輸出光譜呈現(xiàn)出等間距的光梳分布。量子點(diǎn)作為媒介,承載著兩個腔模之間的能量轉(zhuǎn)換,使得信息可以在光模和量子點(diǎn)中進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換。因此盡管只有一個光模被驅(qū)動,但是未被驅(qū)動的光模也有高階邊帶的產(chǎn)生。我們探討了高階邊帶的產(chǎn)生原理和邊帶在兩個光模之間的轉(zhuǎn)化效率,以及系統(tǒng)各參數(shù)對該轉(zhuǎn)化效率的影響。方案的實(shí)驗(yàn)可行性和相關(guān)物理機(jī)制在文中也有詳盡闡述。我們構(gòu)建的這個系統(tǒng)具有操控不同頻率模式下的光子相互之間轉(zhuǎn)化的能力,在經(jīng)典通信系統(tǒng)和集成量

4、子網(wǎng)絡(luò)中都有廣泛的潛在應(yīng)用。
  二、我們提出了結(jié)合宇稱-時間反演(PT)對稱理論的高階邊帶增強(qiáng)方案。PT對稱概念最初是在數(shù)學(xué)上被提出的,它完善了量子力學(xué)關(guān)于非厄米哈密頓量的理論。引入了增益和衰減構(gòu)建的PT對稱光學(xué)系統(tǒng)為人們探究光-物質(zhì)相互作用提供了新的平臺。這里,我們研究了由一個含非線性介質(zhì)的衰減腔和一個增益空腔構(gòu)成的PT對稱系統(tǒng)的線性和非線性的光傳輸效應(yīng)。通過調(diào)節(jié)雙腔耦合強(qiáng)度,可以控制系統(tǒng)參數(shù)處于PT對稱區(qū)域或者對稱性破缺區(qū)域

5、。通過理論推導(dǎo)和數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn),PT對稱系統(tǒng)中的低階和高階的邊帶產(chǎn)生效率均被大大增強(qiáng),尤其是在PT對稱破缺點(diǎn)附近。這種增強(qiáng)效應(yīng)實(shí)質(zhì)上源于PT對稱系統(tǒng)中的非線性增強(qiáng),我們從理論推導(dǎo)出發(fā),對其物理圖像進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。我們的研究提供了在弱驅(qū)動和弱非線性下獲得強(qiáng)高階邊帶的途徑,有利于光頻梳和芯片光通信的發(fā)展。
  三、我們提出了增強(qiáng)光機(jī)械系統(tǒng)非互易性效應(yīng)的方案。該方案中,我們結(jié)合了PT對稱概念和光機(jī)械系統(tǒng),研究了這個組合系統(tǒng)的光傳輸效

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