小量子系统中的相干布居转移及脉冲传输特性研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jettey
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自60年代激光问世以来,利用激光良好的相干性进行量子相干调控成为了量子光学和激光物理学等学科的前沿研究领域。在激光与原子、分子以及半导体等介质的相互作用中,产生了很多新现象,如相干布居捕获、电磁感应透明、自感应透明及光学电离等等。这些新现象不仅推动了量子光学的基础和应用研究的发展,而且促进了光物理、光化学、光生物学、量子信息科学等许多新兴或交叉学科的发展。   本学位论文主要就原子、分子以及半导体中激光脉冲的传输特性和相干布居转移进行系统研究,取得了一些创新性的研究结果,主要包括:   1.提出了一种非对称双量子点分子中实现相干布居转移的方案。通过调节两个量子点之间的偏置电压可以控制量子点之间的电子隧穿耦合强度。在适当选择泵浦激光脉冲和隧穿耦合的条件下,可以实现系统从无激子态到间接激子态的完全转移,也可以得到无激子态与间接激子态的任意相干叠加态。   2.研究了激光脉冲在二能级极性分子中的绝热自感应透明效应。发现由于固有偶极矩的存在,系统的跃迁频率受到与脉冲拉比频率成正比的动态修正。因此,通过调整脉冲拉比频率的峰值及脉冲宽度,能满足绝热自感应透明条件,脉冲在该介质中能无损耗无形变的透明传输,且对脉冲形状和面积均无严格要求。   3.讨论了非线性啁啾脉冲在二能级原子介质中的传输动力学。跟一般的啁啾脉冲面积定理不同,在一定的啁啾强度和啁啾宽度条件下,入射的2π非线性啁啾脉冲在传输过程中将会分裂为光学前驱波和一个稳定的自感应透明孤子。傅里叶频谱分析表明,该非线性啁啾脉冲的频谱不仅包含中心共振的频率成分而且包含分立的高频和低频边带成分,其中共振的频率成分形成自感应透明孤子,而高频和低频边带成分则贡献于光学前驱波的形成。因此,这种脉冲分裂的现象可以推广到具有类似傅里叶频谱分布的其它形式的啁啾脉冲。另外,还讨论了啁啾参数对非线性啁啾脉冲传输演化的影响。   4.探讨了少周期方波脉冲在子带间共振的半导体量子阱中的非线性传输。发现入射的2π方波脉冲分裂为前驱波和自感应透明孤子,且分裂产生的自感应透明孤子的脉冲宽度依赖于入射脉冲的载波包络相位。因为除了中心共振的频率成分之外还有一部分满足多光子共振条件的低频成分也对自感应透明孤子的产生有贡献,所以,孤子脉冲宽度的这种载波包络相位依赖效应源白于少周期方波脉冲频谱中高频和低频成分分布的相位依赖性。
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