光子晶格中光束演化的二能级模型及非线性Landau-Zener隧穿

推导了光束在Kerr介质、屏蔽介质及光伏介质的一维光子晶格中演化的二能级形式,给出了光束在这三种光折变介质中传播时二能级系统的经典哈密顿形式.以屏蔽介质为例,做出了空间相图,当非线性参数变化时,空间相图的拓扑改变.给出了空间相图的拓扑发生改变时,非线性参数的临界值.数值研究了非线性Landau-Zener(LZ)隧穿,得到非线性参数与LZ隧穿率的关系,发现非线性参数大于0时增强了隧穿,而非线性参数小于0时抑制了隧穿.

二维周期光子晶格中的非线性Landau-Zener隧穿

在二维周期光子晶格中研究了Kerr型非线性Landau-Zener隧穿.首先在六方晶系光子晶格中推导出非线性三能级Landau-Zener隧穿模型,在特殊初值条件下将其转化为非线性二能级模型.对于三能级隧穿模型,选择特殊初值,研究了隧穿率随参数的变化规律.

光孤子的非线性隧穿效应

本文以变系数非线性薛定谔方程为模型,研究光孤子通过色散垒(阱)与非线性垒(阱)的非线性隧穿效应.数值模拟发现,当光孤子通过非线性势垒时,脉冲能够被有效的压缩.

非线性朗道-齐纳隧穿的高频周期调制效应

研究了高频周期调制场对非线性两能级系统朗道-齐纳隧穿(Landau-Zener tunneling简称LZT)的影响.通过对系统的能级差进行高频周期调制,运用解析法和数值法同时发现,加高频周期调制场等价于两能级间耦合系数v减小为有效耦合系数qv(q为修正系数)而不加调制场,并得到了修正系数q的表达式.

单声子作用下的Landau-Zener隧穿概率研究

采用一种新的完备基矢,通过解薛定谔微分方程对Landau-Zener模型单模情况下的隧穿概率进行求解,再跟Lan-dau-Zener概率公式计算出来的隧穿概率进行比较,计算的结果表明:在耦合强度比较低的情况下,通过解薛定谔微分方程求解出来的隧穿概率比较符合Landau-Zener概率公式计算出来的隧穿概率。

多体相互作用下非线性双能级体系的薛定谔方程

能级间的Landau-Zener隧穿是量子力学中的一个基本过程.在非线性双能级体系的基础上,进一步讨论非线性双能级体系在考虑多体相互作用下的薛定谔方程.利用考虑多体相互作用下的薛定谔方程,可以进一步研究同时考虑两体和多体相互作用时玻色-爱因斯坦凝聚体的隧穿率.

可调自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的隧穿动力学

研究了在周期驱动拉曼耦合下的可调自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的能带结构、非线性朗道-齐纳隧穿动力学以及隧穿率.利用高频近似得到了与时间无关的Floquet哈密顿量,发现周期驱动可以有效地调控自旋-轨道耦合和非线性相互作用.与两能级模型对比,解析地得到了能带出现loop的临界条件以及loop的宽度.研究发现,当种内原子间相互作用等于种间原子间相互作用时,不出现loop结构.而当种内原子间相互作用小于(大于)种间原子间相互作用时,loop出现在下(上)能带.此时,自旋-轨道耦合和拉曼耦合都会抑制loop的出现.特别地,通过调节外部驱动能控制能带出现loop结构的临界条件.还研究了可调自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的隧穿动力学.通过调节周期驱动强度可以调控系统的隧穿动力学,控制在动量空间发生非线性朗道-齐纳隧穿的位置,并使系统的自旋组分发生翻转.最后计算了系统的朗道-齐纳隧穿率,研究表明周期驱动能够有效调控系统的隧穿率.

耦合量子点系统非线性光学传感特性的应用研究

简要介绍了基于隧穿诱导的固有相干性,耦合量子点系统的非线性光学性质受到干涉效应的影响和变化,及其隧穿测量方面的一些应用。探究了自克尔非线性色散谱对隧穿失谐的灵敏特性,考察了交叉克尔非线性相移对隧穿效应的传感特性,数值模拟结果显示自克尔非线性测量隧穿失谐的精确度可达0.2μeV、系统的交叉相位调制约为0.28rad/μeV;课题组又进一步分析了非线性吸收谱,对隧穿的响应范围为10GHz数量级,并且比较了强弱隧穿情况下,非线性吸收谱对隧穿失谐量的灵敏度的变化,如弱耦合时,吸收谱灵敏度约为3.8μeV;强耦合时,灵敏度大大提高,约为0.4μeV;实现了基于隧穿诱导干涉效应直接提高高阶非线性的方案;提出了利用失谐增强的非线性增益谱表征隧穿变化。

科学家研发可确定电子隧穿时间点的试验装置

近日，德国马克斯—玻恩非线性光学与短脉冲光谱学研究所（MBI）的研究人员与国际伙伴一起研发了一个试验装置，首次可以准确确定电子从隧道效应障碍物中出来的时间点。该研究为原子和分子中的“多电子重排”在空间和时间上的直接分辨提供了一个普遍方法。相关研究发表在《自然》杂志上。

德科学家研发可确定电子隧穿时间点的试验装置

近日，德国马克斯-玻恩非线性光学与短脉冲光谱学研究所（MBI）的研究人员与国际伙伴一起研发了一个试验装置，首次可以准确确定电子从隧道效应障碍物中出来的时间点。该研究为原子和分子中的“多电子重排”在空间和时间上的直接分辨提供了一个普遍方法。相关研究发表在《自然》杂志上。

双色光晶格势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体的Landau-Zener隧穿行为

考虑玻色-爱因斯坦凝聚体局限于周期性的双色光晶格势阱中,研究其中的Bloch能带结构、第一能隙和第二能隙的Landau-Zener隧穿行为.结果表明,随着双色光晶格势阱的主、次晶格相位差从0增加到π,Bloch能带中第一能隙宽度逐渐增加,而第二能隙宽度逐渐减小.同时发现,双色光晶格势阱的主、次晶格深度及其相位差对第一能隙和第二能隙的Landau-Zener隧穿性质有重要的影响.

量子路径积分算法及其在大地电磁反演中的应用

常规非线性反演方法虽然对初始模型的依赖大为减弱,但局部收敛现象和计算速度慢仍然是瓶颈.本文提出了一种新的反演方法——量子路径积分算法(Quantum Path Integral Algorithm,简称QPIA).该方法引入量子力学的横向场、传播子等概念,并充分利用量子隧穿效应,大大提高反演的效率,具体是通过对反演目标函数的构建,并以Feynman的传播子来构成模型的接收概率来实现.在对一维大地电磁模型和实际数据进行试验后,表明该方法比常规反演方法更能够精确、稳定和快速地逼近真实模型.

含负折射率层的多层体系的反常光子隧穿

研究了多层体系含负折射率层的光学传输特性,通过传输矩阵方法,给出了体系透射率的一般表达式,并讨论了含负折射率层的四层结构在入射角大于临界角时的反常光子隧穿现象。当体系参量完全匹配时,对于任意入射光波长及大于临界角的入射,透射率均为1;仅衬底层不匹配时,对于给定的衬底参量,透射率和入射波长无关,仅和入射角相关。对于TM波,存在多层体系的布儒斯特角,使得透射率等于1。对于TE波则没有类似现象;在衬底不匹配的情况下,提高出射端的折射率将增加体系的透射率;中间层的厚度或者折射率不匹配时,透射率关于匹配位置对称分布且随着失谐的增加指数衰减,随着入射角的增加,衰减速度加快。

极紫外阿秒脉冲产生过程的本征原子相位分析

为了研究高次谐波极紫外阿秒脉冲产生过程中的谐波相位匹配问题,基于光场电离高次谐波产生过程3步分析模型得出了高次谐波产生过程的理论描述解析式,并以此分析了阿秒脉冲产生过程中的高次谐波本征原子相位。由研究可知,除最高阶谐波外,对同一阶高次谐波产生有贡献的电子均有两类———长轨迹电子和短轨迹电子,各高次谐波长轨迹电子产生的谐波谱相之间几乎不存在线性关系,而短轨迹电子产生的高次谐波谱相之间则存在着良好的线性关系。结果表明,抑制各谐波长轨迹电子有助于产生更小脉宽阿秒脉冲。此结果对极紫外阿秒脉冲产生实验中的高次谐波相位匹配有重要的参考价值。

界面势垒对碳纳米管场发射特性的影响

以界面势垒对碳纳米管(CNT)场发射的影响为研究目的,在硅衬底上引进很薄的二氧化硅层,以二氧化硅层作为绝缘势垒,然后在二氧化硅界面层上直接生长CNT,来研究二氧化硅绝缘势垒层对CNT场发射的影响。场发射结果为:Fowler-Nordheim(F-N)曲线分为两部分,高电场下偏离F-N曲线并趋于饱和。在双势垒模型的基础上,从电场在两势垒上的分布不同及电子在两势垒上的隧穿几率不同,理论上分析了界面势垒对场发射的影响:低电场下电子在界面势垒的隧穿几率大于在表面势垒的隧穿几率,界面势垒对场发射不起阻碍作用,场发射遵守F-N规律;高电场下电子在界面势垒的隧穿几率小于在表面势垒的隧穿几率,场发射偏离F-N规律。理论对实验结果进行了合理的解释。

LiNbO_3:Fe:Mn晶体非挥发全息存储性能的理论研究

以双中心模型为基础,研究了连续光条件下LiNbO3:Fe:Mn晶体在稳态情况下的非挥发双色二步全息存储性能.在各种实验条件下通过比较双中心模型中深(Mn2+/Mn3+)、浅(Fe2+/Fe3+)能级之间所有可能的电子交换过程,发现由深浅能级之间直接电子交换过程所导致的隧穿效应对LiNbO3:Fe:Mn晶体总的空间电荷场的大小起着决定性的作用.同时,这一电子交换过程对晶体非挥发全息存储性能也起着至关重要的作用.

不对称双量子点系统中电压调控Kerr非线性增强

从理论上研究了不对称双量子点系统内的Kerr非线性增强效应。系统内量子点间的电压隧穿效应,可以在两个不同的探测频率位置同时诱导电磁感应透明。调节隧穿电压及控制光场可以改变吸收性质,从而得到其中一个透明窗口内无线性和非线性吸收的Kerr非线性增强效应。分析表明,量子点间的电压调控引起的隧穿是产生Kerr非线性增强的关键因素。

具有负阻微分特性的NDR-MOS电路模型及应用

该文介绍了基于MOS管构成具有负阻微分特性的网络,仿真了网络中各种参数改变对特性曲线的影响,负阻微分MOS网络可以模拟共振隧穿二极管的I-V特性。根据实际的InGaAs/AlAs/InP异质结共振隧穿二极管测试结果,通过设置合理的参数和偏置,给出了适用于蔡氏电路的非线性特性曲线,对今后设计基于共振隧穿二极管的混沌系统以及硬件电路的构建提供了理论基础。将共振隧穿二极管应用于混沌系统的设计中,相比于传统的基于运放构成的非线性网络,具有结构简单、功耗低、工作频率高等特点。

双势阱中玻色-爱因斯坦凝聚的绝热隧穿

研究了玻色-爱因斯坦凝聚体在双势阱中随着能级差绝热循环变化而发生的绝热隧穿.发现当相互作用较强且初态选择为凝聚体全部置于较浅势阱时,演化过程破坏绝热定理,而演化结果有可能回到初态,也有可能不回到初态,取决于演化周期的选择;另外还发现演化过程表现出对初态选择的依赖,具有不对称的特征.利用能级图和相图,对上述现象给出了解释.

玻色-爱因斯坦凝聚体在光势阱中的量子隧穿

微观粒子因具有波动性而能以一定的概率穿过比它动能更高的势垒,这一现象称为隧道效应.玻色－爱因斯坦凝聚体在不同的囚禁势阱中表现出不同的隧穿特性.文章作者用周期瞬子方法首次研究了光势阱中玻色－爱因斯坦凝聚体的量子隧穿.研究表明，处在光势阱中的玻色－爱因斯坦凝聚体不仅表现出Landau－Zener隧穿，而且出现新的Wannier－Stark隧穿，Wannier－Stark隧穿系数大约是Landau－Zener隧穿系数的1000倍，并得到了隧穿率随温度的变化规律，包括经典热激活、热助隧穿和量子隧穿.理论的计算结果与Yale大学和意大利INFM研究组关于Landau－Zener隧穿的实验结果相符合，同时给出了如何在实验上发现Wannier－Stark隧穿的参数区间.