周期調(diào)制PT對(duì)稱(chēng)光學(xué)波導(dǎo)體系的動(dòng)力學(xué)及其調(diào)控.pdf

1、宇稱(chēng)-時(shí)間(PT)對(duì)稱(chēng)的光學(xué)波導(dǎo)體系具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，在光子信息處理以及集成光學(xué)方面具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值，因此激起了廣泛地研究興趣。在所有關(guān)于PT對(duì)稱(chēng)光學(xué)波導(dǎo)體系的研究中，PT對(duì)稱(chēng)性的調(diào)控是一個(gè)最基本、最重要的問(wèn)題，而且也是光束傳播動(dòng)力學(xué)控制的核心內(nèi)容。因此，人們迫切希望能夠?qū)ふ乙惶追奖愣行Э刂芇T對(duì)稱(chēng)性的方法。本文以PT對(duì)稱(chēng)的少通道光學(xué)波導(dǎo)體系為研究對(duì)象，來(lái)說(shuō)明怎樣通過(guò)調(diào)節(jié)外場(chǎng)激光去操控體系的PT對(duì)稱(chēng)性及其動(dòng)力學(xué)。本文的結(jié)構(gòu)如下

2、：
　　第一章，我們介紹了PT對(duì)稱(chēng)性的定義及其在量子物理和光學(xué)中的研究進(jìn)展。
　　第二章，我們分析地研究了PT對(duì)稱(chēng)光學(xué)耦合器中的傳播動(dòng)力學(xué)及其PT對(duì)稱(chēng)性的調(diào)控。我們分析地給出了光束在PT對(duì)稱(chēng)光學(xué)耦合器中傳播動(dòng)力學(xué)方程的分析解。研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于沒(méi)有破缺的PT對(duì)稱(chēng)的情形，光強(qiáng)在兩個(gè)波導(dǎo)間振蕩地周期傳播，而對(duì)于破缺的PT對(duì)稱(chēng)的情形，無(wú)論光從增益還是損耗的波導(dǎo)入射，光強(qiáng)總是局域在有增益的波導(dǎo)中傳播。我們的分析結(jié)果很好地解釋了最近的實(shí)驗(yàn)結(jié)

3、果[Nat. Phys.6,192(2010)]。進(jìn)一步，我們還探索了如何利用周期調(diào)制去調(diào)控體系的PT對(duì)稱(chēng)性，從而有效地去控制體系的傳播動(dòng)力學(xué)。
　　第三章，我們研究了PT對(duì)稱(chēng)光學(xué)耦合器中增益和耗散的Floquet控制。通過(guò)周期地調(diào)制兩波導(dǎo)間的耦合強(qiáng)度，我們發(fā)現(xiàn)體系的增益和耗散可以被有效地Floquet控制。甚至一個(gè)初始的非厄米體系可以被調(diào)制成一個(gè)有效的厄米體系，有效的厄米體系對(duì)應(yīng)于高頻情形下初始的非厄米體系。因此，與以前只能利用

4、周期調(diào)制將體系PT對(duì)稱(chēng)性調(diào)窄的研究結(jié)果不同，我們可以利用周期調(diào)制將體系PT對(duì)稱(chēng)性調(diào)寬。進(jìn)一步，我們還探討了體系的隧穿動(dòng)力學(xué)及其相應(yīng)的光學(xué)模擬。
　　第四章，我們進(jìn)一步將體系擴(kuò)展到周期調(diào)制的非厄米四通道光學(xué)波導(dǎo)體系。在高頻極限下分析地給出了體系的準(zhǔn)能譜。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于沒(méi)有調(diào)制的非厄米四通道光學(xué)波導(dǎo)體系不具有完全的實(shí)能譜，而對(duì)于周期調(diào)制的體系不僅具有完全的實(shí)能譜，而且還可通過(guò)周期調(diào)制去調(diào)節(jié)體系完全實(shí)能譜的參數(shù)范圍。另外，通過(guò)解析和數(shù)值