納米量子點系統(tǒng)中的超慢光與超快光效應(yīng).pdf

1、在近100多年來，對于光是如何通過色散介質(zhì)的問題已經(jīng)有了廣泛而深入的研究。最近這20年的研究主要集中在那些強色散，同時光脈沖不會變形的介質(zhì)。電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)(ElectromagneticallyInducedTransparency，EIT)做為一種可以在減少吸收的同時保持強色散的技術(shù)，受到了廣泛的關(guān)注。在本文中，我們討論了量子點系統(tǒng)中一種可以產(chǎn)生慢光的方法-聲子誘導(dǎo)透明(PhononInducedTransparency，PIT)。

2、由于激子-聲子相互作用量子點系統(tǒng)中同樣可以得到透明現(xiàn)象，同時還能夠得到遠強于一般系統(tǒng)的巨克爾效應(yīng)。PIT不同于普通的三能級中的EIT，如果沒有了聲子的作用，就沒有透明效應(yīng)。我們同時研究了雙量子點系統(tǒng)，使用電壓調(diào)控量子點間的電子躍遷，可以使克爾系數(shù)在正值與負值之間變化。這樣，對于實驗上比較成熟的量子點系統(tǒng)，包括單量子點、雙量子點，都有了理論研究。本文還研究了有機分子薄膜中的線性光學(xué)系數(shù)，在強泵浦光和弱信號光作用下，討論了由于電荷轉(zhuǎn)移激子而

3、產(chǎn)生的超快光現(xiàn)象。由于有機分子薄膜易于制備，相信對于今后進一步研究有所幫助。量子計算受環(huán)境影響而產(chǎn)生退相干，一直是很棘手的問題。在本文中還討論了使用磁場來延長自旋-軌道耦合壽命，這對于如何有效遏制退相干和退糾纏指明了方向。 (1)研究了量子點系統(tǒng)中的超慢光現(xiàn)象，量子點中激子類似于二能級系統(tǒng)。結(jié)果表明，量子點系統(tǒng)中由于強激子-聲子相互作用，能夠產(chǎn)生類似于EIT的透明效應(yīng)，信號光可以穿過介質(zhì)而不被吸收。同時計算結(jié)果顯示了信號光的群速

4、度可以被減慢103數(shù)量級。在這一系統(tǒng)中，如果沒有聲子的作用，系統(tǒng)中就不可能產(chǎn)生透明效應(yīng)，因此我們稱為聲子誘導(dǎo)透明。我們同時研究了量子點系統(tǒng)中的三階克爾效應(yīng)和非線性吸收系數(shù)。數(shù)學(xué)計算表明了，當信號光與激子的失諧為LO聲子頻率時，比較強的光克爾效應(yīng)會在系統(tǒng)中產(chǎn)生。 (2)理論上研究了局域場效應(yīng)對于量子點系統(tǒng)中超慢光效應(yīng)的影響。我們用光學(xué)布洛赫方程求解了含局域場的哈密頓量，并且與不含局域場的結(jié)果進行比較。結(jié)果顯示了，在有局域場的的情況

5、下，透明窗口被展寬，而速度減慢的效果被抵消。隨著局域場的增強，群速度減慢的效果會被抵消。我們選擇了一些特定參數(shù)，發(fā)現(xiàn)在這些參數(shù)情況下會產(chǎn)生超快光的現(xiàn)象。我們同時研究了克爾效應(yīng)，在有局域場的情況下，量子點系統(tǒng)中同樣存在強的克爾系數(shù)。 (3)研究了非對稱雙量子點中的克爾效應(yīng)，我們使用外加電場來調(diào)控兩個量子點之間的電子隧穿，計算結(jié)果顯示了系統(tǒng)中的克爾系數(shù)會隨著外加電場大小變化而變化，克爾系數(shù)的值可以在正值到負值之間變化。當信號光、耦合

6、光都處于非共振時，計算得到的克爾系數(shù)的峰值也比普通系統(tǒng)中要大許多。 (4)我們研究了自旋-聲子作用對Debald和Emary提出的量子點系統(tǒng)中的自旋-軌道驅(qū)動耦合振蕩的影響。結(jié)果顯示了衰減率和磁場強度、量子點大小以及耦合常數(shù)有密切的關(guān)系。隨著磁場加大，衰減率能夠減小到零。計算結(jié)果表明選取的量子點尺寸比較大時，衰減率同樣會很小。 (5)理論研究了電荷轉(zhuǎn)移激子系統(tǒng)中的線性光學(xué)系數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)在這樣的系統(tǒng)中信號光的吸收為負值，表