光力学系统中光场压缩及其传输特性的研究

论文摘要

光力学系统(Optomechanical system,简称OMS)是由半透射光学镜和可移动光学镜通过光场与力学振动之间的光辐射压而构成的系统。该系统在量子力学、量子光学、及量子信息等领域中有着潜在的应用价值,例如光力学系统中的光力学诱导透明、诱导吸收、力学振子制冷、量子纠缠和量子压缩特性等。本论文主要研究了单模二次耦合光力学系统的压缩特性,以及双模线性耦合光力学系统的压缩及其传输特性。本论文的主要研究内容如下:1、在单模二次耦合光力学系统中,我们讨论系统输出场的压缩受泵浦耦合光场与输入光场影响的变化情况,以及在这一模型中装入Kerr介质和光参量放大器(optical parametric amplifier,简称OPA)两种非线性介质情况下的压缩特性。我们研究发现:泵浦耦合光场可让输出谱在某些频率区域表现为散射噪声,而在其余频率区间被压缩。同时,输入探测光场的压缩度能在很大程度上调节输出谱的压缩。当该系统装有非线性介质时,可通过调节OPA增益因子与驱动相位来调制输出光场的压缩:OPA增益因子能增强输出谱的压缩。在OPA驱动相位为0°~90°时,相位的增加会增强输出谱的压缩,而在该相位为90°~180°区间时,相位对输出谱的压缩影响效果相反。然而,Kerr非线性介质不会让光场输出谱的最大值发生改变,而只影响输出谱的宽度:Kerr介质参数越大,谱的窗口越宽。这将有利于我们对光力学系统的光场压缩谱进行灵活的调控。2、我们详细研究了当一束压缩光场输入双模光力学系统的一个光学腔中,如何用该系统将输入光场的压缩传输到另一个腔的输出谱中。研究发现:输出谱的压缩可由该系统的光力学相互作用产生,也可由输入压缩场传递而来。通过对比两种情况下输出谱的压缩,我们发现输出谱压缩主要源于输入光场的压缩。另外,本文考虑了环境热浴对输出谱压缩的影响。研究发现:当注入的光场为真空场时,力学振子的热浴对系统增加热声子,从而增强输出谱的噪声,而压制了由光力学相互作用所引起的压缩;当注入的光场为压缩场时,则环境热浴对输出谱的不利影响得到有效地抑制。这些研究不仅对光力学系统的基本量子特性(压缩性)有较深入的理解,同时对量子通信、量子传输等领域的研究具有一定的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1.绪论
•   1.1 引言
•   1.2 量子压缩的定义、制备及基本性质
•   1.3 光力学系统的光场压缩研究发展
•   1.4 本论文研究的主要内容、结构及意义
• 2.单模二次耦合光力学系统的光场压缩特性
•   2.1 模型及动力学方程
•   2.2 单模二次耦合光力学系统的光场压缩特性
•   2.3 小结
• 3.含有OPA与 Kerr非线性介质的二次耦合光力学系统的光场压缩特性
•   3.1 模型及其动力学方程
•   3.2 OPA非线性介质对光场压缩的影响
•   3.3 Kerr非线性介质对光场压缩的影响
•   3.4 小结
• 4.双模线性耦合光力学系统中光场压缩的传输特性
•   4.1 模型和动力学方程
•   4.2 由光力学相互作用产生的光场压缩
•   4.3 以光力学系统为载体的双模光场压缩的传输
•   4.4 环境热浴对光场压缩的影响
•   4.5 小结
• 5.总结
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间的科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘玲

导师: 侯邦品

关键词: 二次耦合光力学系统,双模线性耦合光力学系统,非线性介质,光场压缩,压缩传输

来源: 四川师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 四川师范大学

分类号: O431.2

DOI: 10.27347/d.cnki.gssdu.2019.001091

总页数: 48

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