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《光子晶体内双V四能级原子自发辐射量子相干的理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要-~-.................光子晶体中双V四能级原子自发辐射量子相干的理论研究(摘要)杨建冰(吉林大学物理学院，长春，130023)最近几年，自发辐射吸引了人们的注意力。一个经典的例子就是有两个间距较近的上能级和一个下能级的v类型三能级系统。两个能级祸合到真空场。当两支跃迁的偶极矩不垂直的时候就会产生量子相干。这样的系统中产生的量子相干是由于不可区分的自发辐射路径导致的。自发辐射不仅仅依赖于受激原子的属性而且依赖于周围环境的性质，在光子晶体的概念提出前，人们为了控制原子的自发辐射，将研究的视线转向了改变原子自发辐射的周围环境，其中有效的手
2、段是将原子置于波导中、微腔中等。值得一提的是，由于在波导或微腔中，由于边界条件的限制，导致其中辐射场态密度较真空中有很大不同，因而，对原子的自发辐射起到了控制作用。随着光子晶体概念的提出，人们马上被它吸引，这不仅仅是因为它对真空场模密度的强烈改变，而且因为它甚至可以被设计和制造出一个任意方向具有禁带的结构，弥补了普通腔的缺点，从而，强烈的改变位于禁带附近的原子自发辐射的行为，成为这几年纳米光学和人工晶体的研究热点。本论文研究了在光子晶体中，四能级双v类型原子的自发辐射谱。在本论文电，我们选用光子晶体中双v类型四能级原子系统，其两个上能级向下能级的跃迁分别
3、祸合到真空模和PBG模。，导川‘}A}书.d，士P.-oz]摘要非常有趣的是谱成分中含有暗线和一个窄的自发辐射线。1.理论模型及参数选择对窄的自发辐射线的影响▲本文同以前的工作比，对了系统参数对暗线和窄的自发辐P(0)k)戈半二二气，尸13>去射线的影响进行了更详细的讨二二二‘‘‘‘12>论。几.;.口‘考虑一个V类型四能级原.~山-.I1>子，两个上能级为}3)和{2),两个下能级为11)和}0)，如图(1)e(a)为各向同性光子晶体，(b)为各向异性光子晶体。我们假设从两个上能级到下能级的跃迁分别祸合到真空场模和光带隙模。在这个模型中对应上两个能级到
4、下能级10)和}1)有两组双跃迁，分别对应13)一网和!2)-10)祸合到光带图(1).PBG结构中四能级原子示隙模，13》一}1}和}2)-11)祸合意图.P(o))表示PBG结构边缘的态密度.0o,2,m}。分别是禁带上下边缘频到真空场模。率.S;是真空场模与禁带中间的频率利用相互作用哈密顿、薛失谐。能级}3>和!2>到下能级11>和I0>定愕方程，本文采用Laplace变的跃迁分别辐合到真空场模和PBG模.换，直接由几率振幅随时间变(a)双边各向同性PBG热库(b)双边化的方程，得到荧光谱。由于各向异性PBG热库2，鱼护，，士.困，二.，‘刁，4心
5、卜，卜摘要...................口....口口..4(生减︸日)活汽e乙雾Jl.1s-1.0-0.s0.00s1.01.54.0-0.60.00ss,%图(2)。以失谐为函数的自发辐射谱随禁带宽度的变化.(a)各向同性PBG热库·氏2d=0.4,0.8,1.2分别对应粗实线，细实线和虚线.几0=1.0,几。=Y2,=0.1(b)各向异性PBG热库氏2N一。.5,1.5,2.5分别对应粗实线，细实线和虚线。。晶=1.0,a品=721=0.1(c)在真空场中，自发辐射谱对应上能级间距0)32=0.4,0.8,1.2分别时应粗实线，细实线和虚线
6、.Y30=1.0,720=Y21=0.1.其它参数8=0,A(D=0,氏i}2=0.1,几,c,=-0.1.相干49合常量1732=732=1所有参数的单位都为Y30，除了e和A(l)的单位为二，113z2=X312没有单位·采用非对称参数，在双v跃迁中两种类型的量子相干就起到了重要的作用，产生暗线和窄的自发辐射线。暗线是由于辐射场态密度(DOS)的奇点及13>-I1>和12>-11>相消相干的结果，而窄的自发辐射线则是双v跃迁的联合的相生干涉导致粒子数迁移造成的。为了研究各种变化的参数对窄的自发辐射线的影响，我们画出了如下参数变化所对应的谱线:(i)对
7、藕合到PBG模的不同禁带宽度及祸合到真空场中不同的上能级(H」距，见图2,(ii)能级}3>与禁带上端的不同间距及相对位置，见图3,(iii)能级12>与禁带下端的不同间距及相对位置，见图4,(iv)不同的祸合常量几。，。品，Y20，见图5。每幅图形分三种情况，对应各向同性PBG热库(在图形2-5中标记为(a))，各向异性PBG一热库(在图形2-5中标记为(b))和真空热库(在图形2,5中标记.--一一‘~一，一~一一一一一.-一.，.，-一~~一~一一飞乌.月dtis^石.刁~谧吞.索，3摘要-，.-................口6e州e4洲2.一
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