旋转器件中的非互易声子激光与光力诱导透明研究

论文摘要

腔光力学是基于辐射压力诱导的光子与机械振子相互作用的一门学科,近年来取得了很大的进展,有着许多重要的应用,如与高灵敏度传感器、量子态传输、相干声子激光和输运以及光力诱导透明。另一方面,非互易器件可实现波的单向传输,引起了研究者的持续关注,广泛用于现代测量和通讯系统。本论文围绕腔光力学,研究了旋转系统中的声子激光和光力诱导透明,以及超辐射驱动的声子激光。主要结果简述如下:(1)声子激光是机械振动的相干放大,可在耦合回音壁模式微腔系统中实现。本论文研究了耦合微腔系统中的非互易声子激光。该系统由一个光力腔和一个旋转光学腔构成。光学萨格纳克效应导致声子激光的力学增益和阈值功率相对于静止系统变化很大。该系统产生的声子激光是定向的,即驱动光沿某一方向进入系统可产生声子激光,而驱动光沿相反方向进入系统时声子激光被抑制。这一工作展示了旋转光力器件在低功率力学隔离器和定向放大器中的潜在应用。该方案具有实验可行性,为操纵光力器件提供了新途径,有广泛的应用,如方向性声子开关、隐身声学传感以及拓扑和手征声学。(2)超辐射是发射体集合的集体相干发射,可通过泵浦囚禁在光腔中的玻色–爱因斯坦凝聚体实现。本论文研究了超辐射驱动的声子激光。在该理论方案里,系统由一个放置可动薄膜的光力腔和一个囚禁了一团冷原子的超辐射腔构成。薄膜支持一个力学模式。一束横向泵浦光作用于冷原子团上,当泵浦光功率超过阈值时可产生超辐射。超辐射光进入光力腔中可增强声子激光产生。这一工作为利用光腔中的相干原子气体或晶格势操纵声子激光提供了新思路。(3)光力诱导透明是光力系统中由信号光的破坏性干涉引起的一种现象,和原子中的电磁感应透明类似。本论文研究了非线性克尔腔中的光力诱导透明。克尔非线性和旋转诱导的萨格纳克效应对信号光的传输性质影响很大,包括透射率和群时延。透射谱具有法诺线型的特征。在这一系统中,通过调节克尔非线性和探测光失谐可实现光的非互易传输。特别值得注意的是,若调节萨格纳克效应引起的光频移补偿克尔效应引起的光频移,透射谱是对称的。这一系统亦可实现快光和慢光之间的切换。这一工作在控制旋转非线性腔中的光传输提供了一个实际可行的方法。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 腔光力学简介
•     1.1.1 腔光力学的基本理论
•     1.1.2 声子激光
•     1.1.3 光力诱导透明
•   1.2 非互易光学与声学器件简介
•   1.3 光学微腔简介
•     1.3.1 光学微腔的基本参数
•     1.3.2 旋转光学微腔
•     1.3.3 光学微腔中的非线性
•   1.4 本文内容安排
• 第二章 非互易声子激光
•   2.1 引言
•   2.2 理论模型
•     2.2.1 哈密顿量的导出
•     2.2.2 力学增益
•   2.3 数值计算结果与分析
•   2.4 实验可行性分析
•   2.5 本章小结
• 第三章 超辐射驱动的声子激光
•   3.1 超辐射简介
•   3.2 超辐射驱动的声子激光的理论模型
•     3.2.1 有效哈密顿量的导出
•     3.2.2 双腔Dicke超辐射的相变点
•     3.2.3 力学增益
•   3.3 超辐射驱动下的声子激光的产生
•   3.4 本章小结
• 第四章 旋转克尔非线性微腔中的光力诱导透明
•   4.1 引言
•   4.2 理论模型
•   4.3 数值计算结果与分析
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表学术论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 蒋亚静

导师: 张现周,景辉

关键词: 腔光力学,声子激光,光力诱导透明,非互易性,旋转器件

来源: 河南师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 河南师范大学

分类号: TN24

DOI: 10.27118/d.cnki.ghesu.2019.000004

总页数: 102

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