三体相互作用下Bessel型光晶格中物质波孤立子的稳定性研究

研究了两体和三体相互作用空间调制情形下Bessel型光晶格中准二维玻色-爱因斯坦凝聚体系中物质波孤立子的稳定性.利用标准的变分法程序,得出体系有效势能的表达式,进而根据有效势能结构给出了体系的稳定性条件.结果表明,在有Bessel型光晶格和没有Bessel型光晶格的情况下,体系均能形成稳定的孤立子解,但是有晶格参与时,体系有很大范围的稳定区间.另外,稳定性受两体相互作用和三体相互作用共同支配,其中两体相互作用对体系的稳定性起主导作用,三体相互作用和相互作用的空间调制只对稳定性起调节作用,但是在特定情况下,必须要有三体相互作用或者相互作用空间调制的参与才能形成稳定的孤立子解.

Bessel型光晶格中自旋-轨道耦合极化激元凝聚的稳态结构

Bessel型光晶格是一种非空间周期性的柱对称的光晶格势场,其兼具无限深势阱和环状势阱的特征,在0阶Bessel光晶格势场中央形成深势阱,而在非0阶Beseel光晶格势场中能形成具有中央势垒的环状浅势阱.极化激元是一种半光半物质的准粒子,该准粒子甚至可以在室温条件下发生玻色-爱因斯坦凝聚相变,形成极化激元凝聚.另外,通过极化激元能级的腔诱导TE-TM分裂能在极化激元凝聚中实现足够强的自旋-轨道耦合作用.极化激元凝聚能在室温条件下实现,在其中又存在自旋-轨道耦合作用,其为量子物理的研究提供了全新的平台.本文把Bessel光晶格势场引入到极化激元凝聚系统,研究了存在自旋-轨道耦合作用下的旋量双组分极化激元凝聚系统的稳态结构.通过求解Gross-Pitaevskii方程给出了极化激元凝聚系统在实验室坐标系和旋转坐标系中极化激元凝聚系统的稳态结构,由于Bessel势场的引入,使得稳态结构更具有多样性.给出了实验室坐标系中在中央深势阱中存在的基础型高斯孤立子、多极孤立子和在环状浅势阱中存在环状孤立子和多极孤立子的稳态结构;给出了旋转坐标系中存在的涡旋环状孤立子,及其由于自旋-轨道相互作用引起的组分分离的稳态结构.分析了自旋-轨道耦合作用对两种坐标系中稳态结构的影响和多极孤立子在旋转坐标系中的稳定性.结果表明,环状浅势阱中形成的多极孤立子相对于中央深势阱中形成的多极孤立子具有更好的稳定性,它们在旋转过程中能够长时间保持相对结构和空间分布不变.在旋转坐标系中,即使不满足双组分组分分离的条件,由于自旋-轨道耦合作用的引入也能使得两组分发生组分分离.

Bessel型光晶格中双组分玻色-爱因斯坦凝聚体的基态解

研究了平面Bessel型光晶格(BL)中双组分玻色-爱因斯坦凝聚(BECs)体系的基态解.从描述三维(3D)BECs体系的动力学方程Gross-Pitaevskii方程(GPE)出发,当垂直方向囚禁频率远大于平面上囚禁频率时,得到了描述2D-BECs体系的动力学方程.利用双组分BECs体系中原子之间相互作用与BL强度相互平衡的条件,得到了平面BL光晶格中2D-GPE的一组基态精确解,给出了基态的原子数分布,总原子数和能量与原子之间相互作用强度及BL势的关系.相对于单组分BEC体系,由于不同组分原子相互作用的存在,使得BL光晶格中双组分BECs基态具有更丰富的结构.当不存在不同组分原子之间的相互作用时,模型简化到单组分体系,并给出了相应的基态解,原子数分布和能量.

空间调制作用下Bessel型光晶格中物质波孤立子的稳定性

利用变分法和数值计算方法研究了空间调制作用下Bessel型光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体系中孤立子的稳定性,给出了存在随空间非周期变化的线性Bessel型光晶格和非线性光晶格(原子之间非线性相互作用的空间调制)时,各种参数组合下涡旋和非涡旋孤立子的稳定性条件.首先,利用圆对称的高斯型试探波函数得出描述体系稳定性参数满足的Euler-Lagrange方程和变分法分析体系稳定性所需要的有效作用势能的表达式.然后,根据有效作用势能是否具有局域最小值判断体系是否具有稳定状态,得出体系具有稳定状态时参数所满足的条件.最后,利用有限差分法求解Gross-Pitaevskii方程验证变分法结果的正确性,所得结果和变分法结果一致.