【摘 要】
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光在三能级系统中的耦合是一个非常实用且不断发展的研究领域,在激励光源的作用下,控制两个不同跃迁通道间的相干,能够实现电磁感应透明（Electromagnetically Induced Transparency）、受激拉曼绝热通道（Stimulated Raman Adiabatic Passage）等光耦合调控效应,这在光通信领域具有非常大的应用潜力。但由于量子系统相关条件的限制,对其中能量耦合
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光在三能级系统中的耦合是一个非常实用且不断发展的研究领域,在激励光源的作用下,控制两个不同跃迁通道间的相干,能够实现电磁感应透明（Electromagnetically Induced Transparency）、受激拉曼绝热通道（Stimulated Raman Adiabatic Passage）等光耦合调控效应,这在光通信领域具有非常大的应用潜力。但由于量子系统相关条件的限制,对其中能量耦合原理的研究难以展开,阻碍了其理论的进一步发展。近年来随着超材料的发展及量子-光学类比研究的推动,如何利用经典系统进行量子三能级耦合系统的研究,成为当前亟待解决的问题。本论文开展了基于太赫兹波的量子三能级系统能量耦合特性研究,主要内容如下:（1）基于电磁感应透明效应的单元超材料结构。利用太赫兹波段超材料模拟了量子三能级系统中的EIT效应,通过设计明模+暗模式耦合的结构,使用光敏硅半导体进行结构电导率调控,使类EIT效应在中心谐振频率0.69 THz处达到了90%以上的调制深度,同时监视结构上的电磁场,研究了类EIT效应中能量的耦合。仿真结果表明,此结构利用泵浦光主动调控类EIT效应,由于能量几乎完全相干相消,因此激发出调制深度很高的类EIT效应。（2）基于受激拉曼绝热通道技术设计的表面等离子激元（Surface Plasmon Polaritons）波导结构。利用太赫兹波段SPPs波导模拟了量子三能级系统中的受激拉曼绝热通道,通过设计不同间距的弯波导+直波导耦合结构,使用ITO电控材料进行直波导的金属/绝缘状切换,实现了SPPs能量从输入波导至输出波导理论98%以上的传输效率。仿真结果表明,基于STIRAP技术设计出的三波导结构在实现高传输效率的同时,可以主动切换输出目标波导,且具有很好的鲁棒性及宽带特性。
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