论文摘要
量子信息以其物理上绝对的保密性和并行性成为2 1世纪信息科学研究的一个重要的新方向。作为研究飞行光子比特与其它物质相互作用的量子光学就成为研究量子信息的重要组成部分。量子光学广泛地涉及到光与原子分子、晶体结构以及机械模式等方面的相互作用。近年来,光学微腔中光力相互作用和光机械结构在实验上的实现更是为光力体系在量子信息中的实际应用提供了重要支撑。光学微腔中的光力体系以其可印刷、高质量的显示特性对于光子进行高精度操控具有巨大潜力,也是制备量子信息处理器件的重要结构,探究光机系统在量子信息科学中的应用越来越成为量子科学研究的一个重要课题。光机系统中高频的电磁场与低频的力学模式之间的相互作用是非线性的,决定了系统的运动是非谐振的,于是系统必然会有高阶边带的产生。为了了解光机系统的频率特性,人们通常用傅里叶分析的方法来研究系统的频域特性,通过傅里叶分析,人们可以清楚的看到光机系统在频域的行为。然而作为光机系统的一个参量,系统的频率也是可以随时间发生变换的,显然直接通过傅里叶变换很难观察到光机系统频率变换的行为。实际上,我们在光力体系中并没有办法能够直接地确定系统的频谱是稳定的。因此,要精细地研究光力体系的频谱特性,我们必须选择对光机系统进行时频分析的方式。因此,我们在本论文的研究中通过连续小波变换对系统的输出信号进行了时频分析的处理方式,并观察到了光机系统中高阶边带的振荡现象。在本论文中,我们首先对于腔光机系统的理论基础和实验实现进行了介绍,在这之后,我们介绍和对比了信号分析的两种基本方法,即傅里叶变换分析和小波变换分析。然后,我们利用上述两种方法,基于前文介绍的光机械模型进行了如下的研究:首先,我们通过数值地对光机系统的动力学方程求解得到了系统在各个自由度的时域演化特性。其次,我们通过对于输出信号的时域信号分别进行傅立叶变换和小波变换,我们得到了光机系统频率随时间的变换特性。通过与傅里叶变换的频谱对比,我们发现了腔光机系统频率会在时域产生振荡的新特性。我们对这种振荡的产生进行了分析,认为是由光力系统耦合时的不稳定造成的。总之,我们的研究对于光力相互作用体系带来了新的认识,通过时频分析的方式可以观察到更多新现象,这对基于光机系统的量子通信和光学频梳的进一步研究有着十分重要的意义。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 熊晓然
导师: 王川
关键词: 回音壁腔,光机系统,高阶边带,小波分析
来源: 北京邮电大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 物理学,仪器仪表工业
单位: 北京邮电大学
分类号: O431.2;TH74
总页数: 57
文件大小: 3858K
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