耦合腔光机械系统中两个机械振子的态交换

本文研究了一个由光纤连接的两个法布里-帕罗腔所组成的耦合光机械系统,每一个腔都是由一个固定的镜子和一个移动的镜子组成,移动的镜子可以看作机械振子,同时,这两个腔模都被经典激光场驱动,则在腔场与腔场之间,镜子与腔场之间,以及经典激光场和腔场之间都会产生相互作用。通过变换绘景、绝热剔除、旋波近似忽略高频项等量子光学的处理方法消除哈密顿中的两个腔模,得到了两个声子模之间有效的哈密顿;在假设两个机械振子的初态是相干态的情况下,解析出两个耦合的机械振子能够进行态交换;最后,为了验证解析结果,数值模拟了系统量子态的保真度,模拟结果表明,解析结果与数值模拟是自洽的,两个机械振子之间可以周期性地进行态交换。

腔光机械系统的纠缠演化特征

为深入了解微型腔光机械系统的量子效应,对双腔光机械系统的光场模纠缠演化特性进行研究,重点分析了初始态参数对系统量子纠缠的影响.结果表明:随着初始态参数α的增大,系统将达到最大纠缠态,即系统的纠缠度为1;另外,系统纠缠度越大,纠缠度随时间演化的衰减速率就越大;然而,系统纠缠度越大,纠缠存活的时间就越长,这个特性对于应用是有益处的.

双光腔光机械系统的动力学相变和选择性能量交换

本文探究了单腔和双腔光机械装置的动力学相变和选择性能量交换.发现系统会经历类似于Dicke-Hepp-Lieb超辐射型的动力学相变,且两光场间的正交动量耦合出现一个新的动力学临界点.两光场间的正交动量耦合等价于单(双)模光机械系统的外场驱动.通过耦合参数的调控,系统可以实现任意两模间的选择性能量交换,且临界耦合点与选择性能量交换对应.模压缩是能量转换的标志,且任何两模的正交压缩由特定玻色模间的能量交换决定.

一种广义三模腔光机械系统的相干完美吸收与透射

提出了一种广义的三模式腔光机械系统,系统的中间是一个反射率为100%的可移动的全反射机械振子,两侧均由一个部分透射的固定光学腔镜构成.其中两个光学腔由一束较强的控制场和一束较弱的信号场驱动与同一个机械振子实现耦合.较弱的信号场将会被该系统完全吸收而不产生任何能量输出,并且当相干完美吸收产生时,输入信号场的能量将由两个腔场和机械模共同分担;较弱的输入信号场由一个腔完美透视到另一个腔而不产生任何的能量损耗.分析与数值结果显示,在不同参数机制下,在该三模光机械系统中可以实现相干完美吸收、相干完美透射和相干完美合成的量子现象.此外,改变腔与腔之间的耦合度,可以实现输出探测场在相干完美吸收和相干完美透射之间转换;通过简单的相位调制,可以实现探测场左腔-右腔的输出和输入方向的互换.这些动态控制在量子信息网络可用来构造光子开关、光子路由、光子交换机等一些特殊功能的光子学器件.

双机械振子光机械系统的电磁诱导透明

考虑1个腔场中包含2个可移动镜子的腔光机械系统,可移动的镜子可以看成机械振子,该系统同时被2束经典激光场驱动,则在腔场与2个机械振子之间、腔场与经典激光场之间都会产生相互作用。利用平均场近似条件,写出系统算符平均值的时间演化方程,从而得到系统的稳态解;为了直观形象,数值模拟了系统输出的探测场随失谐的变化关系。模拟结果表明:当2个机械振子振动频率不同时,此系统出现双电磁诱导透明现象;同时发现,在所选取的参数范围内,腔场之间的有效耦合能够控制透明窗口的宽度,有效耦合系数越大,透明窗口越宽。

多声子系统的多光机械诱导透明

提出了一个光学腔中包含三个可移动镜子的混合腔光机械系统的理论方案,这个光学腔被一束较强的耦合场和一束较弱的探测场驱动与三个机械振子线性耦合.利用平均场近似理论,得到系统的稳态解,并数值模拟了系统输出的探测场随失谐的变化关系.分析与数值结果显示,当三个机械振子的振动频率互不相等时,该系统出现三个透明窗口,当三个振子的振动频率两两相等、或三个都相等时,三透明就变成了双透明或单一透明窗口;同时发现,在所选取的参数范围内,腔场与振子之间的有效耦合系数及腔场的衰减率能够调控透明窗口的宽度,有效耦合系数越大或衰减率越小,透明窗口越宽;如果腔中存在N个机械振子,当N个机械振子的频率互不相等时,此系统会出现N透明现象,否则,透明窗口的个数会有所减少.

光学机械腔中玻色-爱因斯坦凝聚的基态特性

腔光机械系统成为近几年的研究热点之一,它有广泛的应用前景。本文采用泛函路径积分方法研究了与机械振子耦合的光腔中玻色爱因斯坦凝聚体的基态特性,从热力学平衡方程,推导出了原子布居数的表达式。从配分函数推导出了系统平均能的表达式,研究了系统的热力学性质,从中我们可以观察到机械振子对超辐射相的影响。在光子-原子的耦合强度偏小时,机械振子几乎不影响平均光子数的分布;在光子-原子的耦合强度偏大时,平均光子数会随着非线性光子-声子相互作用的逐渐增大而急剧增大。

基于双腔光力系统实现不同频率多场纠缠

考虑在一个振动膜置于法布里-珀罗腔中间位置形成的双腔光机械系统中,当腔场的自由频谱宽度与腔镜谐振频率相比拟时,从两侧各注入单个强泵浦场,通过求解海森堡-朗之万方程来分析系统内多光场的纠缠特性。研究结果表明,利用该双腔光力系统,基于光场辐射压产生的腔场与腔镜耦合可方便地制备具有较大频率差的多光场纠缠,且在室温甚至更高温度下仍然可获得较强纠缠。该方案为实现频率相差很大的连续变量多光场纠缠制备提供了一种简便有效的方法。