纳米机械振子与量子点耦合系统的快慢光效应研究

摘要：随着科学技术的发展，人们对世界的认识进入了微观世界，量子点作为一种新型的材料，系统性质能够很好地被控制。另一方面，纳米机械振子具有高品质因子、高振动频率，高的灵敏度等优点，将两者耦合起来，将会得到新的量子现象。本文将半导体量子点嵌入在纳米机械谐振器，通过对泵浦光场的调控，研究信号光群速度的变化。我们将从系统的哈密顿量出发，推导出算符的海森堡运动方程以及群速度指数的解析表达式，再根据具体的实验参数进行数值计算，研究如何利用电磁感应透明和相干布居数振荡等技术实现慢光和超光速效应之间的有效转换。65471

毕业论文关键词：快慢光转变，量子点，纳米机械振子，相干布居数振荡

Abstract：With the development of science and technology, people have more and more understanding in the microscopic world. Quantum dots, as a type of nanomaterial, can be well controlled by modern nanotechnology. On the other hand, nanomechanical oscillator has many advantages, such as high quality factor, high frequency, high sensitivity, and so on. If quantum dots and nanomechanical oscillator are coupled together, many new quantum phenomena can arise. In this thesis, we consider the hybrid system where the semiconductor quantum dots are embedded in a nanomechanical resonator in the simultaneous presence of a strong pump field and a weak probe field. By tuning the pump field, we can control the group velocity of the signal. Starting from the Hamiltonian of the system, we first derived the Heisenberg equation of motion, and then obtained the analytical expression of the group velocity index. Based on the experimentally realized system parameters, our numerical simulation shows that an efficient optical knob from slow light to fast light can be realized, which can be explained in terms of coherent population oscillation.

Keywords: Slow and fast light, Quantum dots, Nanomechanical oscillator, Coherent population oscillation

1 绪论 4

1.1量子点的概念和性质 4

1.1.1量子点的概念 4

1.1.2量子点的性质 4

1.1.3量子点的制备 6

1.2 快慢光效应的研究背景及进展 6

1.3产生快慢光的方法 6

1.3.1 电磁诱导透明技术 7

1.3.2相干布局振荡效应 8

1.3.3受激布里渊散射 8

2 纳米机械振子与量子点耦合系统中的快慢光效应研究 9

2.1引言 9

2.1.1纳米机械振子的概念与性质 9

2.1.2纳米机械振子的应用 9

2.2理论模型与数值计算 9

2.3数值结果和讨论 12

结论 17

参考文献 18

致谢 19

1 绪论

近几十年来，材料技术的发展促使纳米技术的应用越来越广泛，量子点由此产生。量子点是零维的半导体材料，又被称为人造原子，由少量的原子构成。由于电子在量子点中被局限在很小的范围，而且受到自身量子效应得影响，量子点具有着独特地物理特性和化学特性，因此，量子点在不同方面具有很大的应用前景。由于纳米技术的发展，取得的第另一成果是纳米机械系统的发展，机械振子其最显著的特点是具有高振动频率，一般可以高达几十兆赫兹，大的品质因子和极小的质量。如今，将量子点和纳米机械振子耦合起来的目标已经实现，这种耦合的量子系统将在快慢光测量中发挥着巨大的作用。纳米机械振子与量子点耦合系统的快慢光效应研究:http://www.751com.cn/wuli/lunwen_73115.html