周期性勢場調製下量子體系的光學回響特性與套用研究

《周期性勢場調製下量子體系的光學回響特性與套用研究》是依託西北大學，由金璐玲擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：周期性勢場調製下量子體系的光學回響特性與套用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：金璐玲
• 依託單位：西北大學

項目摘要

本項目擬開展周期性勢場相干調控的原子及半導體量子阱、量子點等量子體系光學回響特性及其套用研究。周期性勢場會對量子體系的吸收、色散等產生周期性空間調製，如駐波場等的相干調控。基於駐波場相干調控可以實現原子局域化，並在精密測量、原子光刻等領域有著重要套用。光在此受到周期性調製的介質中傳輸能夠產生光孤子，可以套用於光孤子通信領域。我們採用密度矩陣方法，研究原子系統的局域化行為及其在精密測量和原子光刻等領域的套用；分別通過時域有限差分和劈裂算法求解Maxwell-Bloch方程或非線性薛丁格方程，研究在量子體系中周期性勢場的空間調製特性對光脈衝的量子相干調控作用；並將研究半導體量子阱、量子點等固體材料中利用周期性勢場調控空間光孤子的動力學行為的方案。本項目預期研究成果在精確測量原子位置、納米量級的原子光刻、光晶格製備以及光孤子通信領域有著的重大的實用價值和潛在經濟效益。

結題摘要

近年來光學捕獲技術不斷發展與完善，使得獲得周期性排列的原子系統成為可能。在雷射驅動的多原子系統中，原子的空間位置及排列對量子相干調控以及系統的光學回響有著重要的影響。在強雷射場驅動的多原子系統中，我們採用密度矩陣的方法，研究了原子的散射光子，如聚束/反聚束、光子的統計特性等，並提出了在一維周期性排列的原子系統中，通過調節真空庫產生高強度壓縮光源的理論方案；在由二能級原子構成的一維亞波長周期結構系統中，我們利用非近似耦合Maxwell–Bloch方程研究了少周期雷射脈衝的傳播效應，並探討了通過介質的結構特性對少周期脈衝進行整形方面的可能性；在與原子系統耦合的光學環形腔中，研究了可控的光學雙穩、多穩，及其在光開關、光子控制器件方向的套用。鑒於近年來在石墨烯領域取得的進展，我們利用納米石墨格線這種周期性介質作為電子源，研究了少周期強雷射與石墨靶的相互作用。我們研究發現雷射場能有效約束高能電子的空間分布，由此我們提出了對高能粒子的密度、能散等進行有效控制的方案。利用相干湯姆遜散射，我們把雷射與石墨靶相互作用的機制套用於產生高能X射線/γ射線源、超短強雷射載波包絡相位測量等領域。本項目為基礎理論研究，主要研究方法為建立不同體系中雷射與物質相互作用的理論模型，並利用時域有限差分等數值模擬方法來求解。