納米量子點(diǎn)系統(tǒng)中的超慢光與超快光效應(yīng).pdf

1、在近100多年來(lái)，對(duì)于光是如何通過(guò)色散介質(zhì)的問(wèn)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(qiáng)色散，同時(shí)光脈沖不會(huì)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(shí)保持強(qiáng)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(diǎn)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(diǎn)系統(tǒng)中同樣可以得到透明現(xiàn)象，同時(shí)還能夠得到遠(yuǎn)強(qiáng)于一般系統(tǒng)的巨克爾效應(yīng)。PIT不同于普通的三能級(jí)中的EIT，如果沒(méi)有了聲子的作用，就沒(méi)有透明效應(yīng)。我們同時(shí)研究了雙量子點(diǎn)系統(tǒng)，使用電壓調(diào)控量子點(diǎn)間的電子躍遷，可以使克爾系數(shù)在正值與負(fù)值之間變化。這樣，對(duì)于實(shí)驗(yàn)上比較成熟的量子點(diǎn)系統(tǒng)，包括單量子點(diǎn)、雙量子點(diǎn)，都有了理論研究。本文還研究了有機(jī)分子薄膜中的線性光學(xué)系數(shù)，在強(qiáng)泵浦光和弱信號(hào)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(jī)分子薄膜易于制備，相信對(duì)于今后進(jìn)一步研究有所幫助。量子計(jì)算受環(huán)境影響而產(chǎn)生退相干，一直是很棘手的問(wèn)題。在本文中還討論了使用磁場(chǎng)來(lái)延長(zhǎng)自旋-軌道耦合壽命，這對(duì)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(diǎn)系統(tǒng)中的超慢光現(xiàn)象，量子點(diǎn)中激子類(lèi)似于二能級(jí)系統(tǒng)。結(jié)果表明，量子點(diǎn)系統(tǒng)中由于強(qiáng)激子-聲子相互作用，能夠產(chǎn)生類(lèi)似于EIT的透明效應(yīng)，信號(hào)光可以穿過(guò)介質(zhì)而不被吸收。同時(shí)計(jì)算結(jié)果顯示了信號(hào)光的群速

4、度可以被減慢103數(shù)量級(jí)。在這一系統(tǒng)中，如果沒(méi)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(chēng)為聲子誘導(dǎo)透明。我們同時(shí)研究了量子點(diǎn)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(jì)算表明了，當(dāng)信號(hào)光與激子的失諧為L(zhǎng)O聲子頻率時(shí)，比較強(qiáng)的光克爾效應(yīng)會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生。 (2)理論上研究了局域場(chǎng)效應(yīng)對(duì)于量子點(diǎn)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(chǎng)的哈密頓量，并且與不含局域場(chǎng)的結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果顯示了，在有局域場(chǎng)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(chǎng)的增強(qiáng)，群速度減慢的效果會(huì)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(huì)產(chǎn)生超快光的現(xiàn)象。我們同時(shí)研究了克爾效應(yīng)，在有局域場(chǎng)的情況下，量子點(diǎn)系統(tǒng)中同樣存在強(qiáng)的克爾系數(shù)。 (3)研究了非對(duì)稱(chēng)雙量子點(diǎn)中的克爾效應(yīng)，我們使用外加電場(chǎng)來(lái)調(diào)控兩個(gè)量子點(diǎn)之間的電子隧穿，計(jì)算結(jié)果顯示了系統(tǒng)中的克爾系數(shù)會(huì)隨著外加電場(chǎng)大小變化而變化，克爾系數(shù)的值可以在正值到負(fù)值之間變化。當(dāng)信號(hào)光、耦合

6、光都處于非共振時(shí)，計(jì)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(duì)Debald和Emary提出的量子點(diǎn)系統(tǒng)中的自旋-軌道驅(qū)動(dòng)耦合振蕩的影響。結(jié)果顯示了衰減率和磁場(chǎng)強(qiáng)度、量子點(diǎn)大小以及耦合常數(shù)有密切的關(guān)系。隨著磁場(chǎng)加大，衰減率能夠減小到零。計(jì)算結(jié)果表明選取的量子點(diǎn)尺寸比較大時(shí)，衰減率同樣會(huì)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(hào)光的吸收為負(fù)值，表