PT对称多腔阵列单光子散射的研究

论文摘要

单光子和原子之间的强耦合在量子信息处理中有重要应用,而一维无限长耦合腔阵列是实现光子传输的很好的选择之一。Bender等人提出了PT对称性,这个概念在光学背景下通过具有特殊对称性的平衡增益损耗结构而实现。本文研究将单光子放在具有PT对称性的的多腔阵列中的散射问题。分别将一个耗散腔、一个增益腔、一个0腔与其它两个或四个既不存在耗散也不存在增益的腔耦合,将其当做散射核,与两个半无限长腔阵列耦合组成一维无限长耦合腔阵列。并分别研究将原子放在散射核中的0腔与其耦合以及没有原子与散射核耦合时,单光子的传输行为。利用离散坐标的方法来求解系统的薛定谔方程,求解出合适的本征值以及本征波函数,得到单光子在一维无限耦合腔阵列中传输的反射率以及透射率的表达式,调节体系参数观察单光子在腔中传输时反射率以及透射率的变化规律。通过研究单光子反射率以及透射率变化规律得到:单光子在具有PT对称性的腔阵列中传输时,其散射行为也具有PT对称性,其从两侧入射时,反射率的图像是对称的,透射率的图像是相同的。而且当散射核中腔的个数不同时,反射率以及透射率会出现相同的变化规律,适当的减小体系的增益(耗散)率,会更好的控制这种趋势相同,所以散射核部分可以看做一个光子开关。当散射核中有原子与其耦合时,原子会抵消一部分耗散,反射率会出现大于1的现象,而且通过适当的调节参数还会出现和无原子时完全不同的现象,因此,有原子时,也可以把散射核部分当做光子开关,而且可以看做光子放大开关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
•   1.1 研究背景
•     1.1.1 单光子散射的研究
•     1.1.2 PT对称理论
•   1.2 关于单光子在耦合波导谐振器中的传播的国内外研究
•   1.3 论文框架
• 第二章 不同PT对称腔阵列体系中的单光子散射的研究
•   2.1 体系模型
•     2.1.1 散射核为五个腔的系统
•     2.1.2 散射核为七个腔的系统
•   2.2 单光子散射
•     2.2.1 散射核为五腔的系统
•     2.2.2 散射核为七腔的系统
•     2.2.3 不同散射核单光子散射图像
•   2.3 改变不同系数之间的关系
•     2.3.1 散射核的耦合系数对单光子散射的影响
•     2.3.2 调节散射核的腔模频率
•     2.3.3 散射核的腔模频率及其耦合强度对单光子散射的共同影响
•   2.4 腔场失谐对单光子散射的影响
•   2.5 本章小结
• 第三章 不同PT对称腔阵列体系中原子对单光子散射的调制
•   3.1 体系模型
•     3.1.1 散射核为五个腔的系统
•     3.1.2 散射核为七个腔的系统
•   3.2 原子对单光子散射的调制
•     3.2.1 散射核为五腔的系统
•     3.2.2 散射核为七腔的系统
•   3.3 体系参数对单光子散射的影响
•     3.3.1 调节散射核腔间耦合系数
•     3.3.2 散射核与两侧腔场失谐的情况
•     3.3.3 同时改变散射核腔模频率与耦合强度
•   3.4 原子的共振调制
•   3.5 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间论文及著作情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王岩

导师: 朱红波

关键词: 单光子散射,散射核,耦合腔阵列,对称性,耗散和增益

来源: 东北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 东北师范大学

分类号: O572.31

总页数: 58

文件大小: 1848K

下载量: 32