波导—量子点微腔耦合系统相互作用研究

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1、硕士学位论文波导-量子点微腔耦合系统相互作用研究RESEARCHONINTERACTIONBETWEENWAVEGUIDE-QUANTUMDOTMICROCAVITYCOUPLEDSYSTEM曹孟威哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O431.2学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文波导-量子点微腔耦合系统相互作用研究硕士研究生：曹孟威导师：刘树田教授申请学位：理学硕士学科：物理学所在单位：物理系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O431.2U.D.C:535Disse

2、rtationfortheMaster’sDegreeinScienceRESEARCHONINTERACTIONBETWEENWAVEGUIDE-QUANTUMDOTMICROCAVITYCOUPLEDSYSTEMCandidate：MengweiCaoSupervisor：Prof.ShutianLiuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：PhysicsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2018Degree-Conferri

3、ng-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要微腔量子点系统作为一种物理结构，在量子光学领域中有着重要的地位。这类系统有望作为量子计算单元，未来可用于量子计算与量子通信领域，因而受到了科研工作者的广泛关注。近年来，将波导系统作为输入和输出的通道将光场引入微腔量子点结构，研究整个体系的相互作用成为了研究这类系统的新的思路。这类结构可以集成在一片基板上和其他光学器件结合起来，构成复合器件，具有着重要的研究价值。目前，人们对单量子点微腔的相互作用特性已做了较为全面的研究，得到了丰富的结果，但对于多量子点系统的情况，缺

4、少对量子点之间相互作用的考虑，以及，对多能级下波导与微腔-量子点相互作用方面研究较少，具有着研究的价值。本文着眼于这种结构，建立二量子点微腔和波导的耦合结构，从量子力学主方程入手，求得微腔量子点的相互作用关系，利用输入输出原理，在不同的输入泵浦强度下，对系统透射特征进行了求解，得到了系统透射谱线与相应的微腔内部光子数信息。同时，利用运动方程在近似条件下做解析求解结果，与数值结果进行了对比。之后，将量子点之间相互作用对系统的影响纳入考虑，构造量子点相互作用哈密顿量，考察了系统加入量子点相互作用之后对输入输出结果的改变。在最后，本文考察了量子点能级结构对系统的

5、影响，将量子点能级变为三能级，研究第三个能级的加入对系统透射谱与稳态光子数的影响。关键词：量子光学；腔量子电动力学；量子点；输入-输出关系；量子点间的相互作用；IAbstractAbstractAsaphysicalstructure,themicrocavityquantumdotsystemplaysanimportantroleinthefieldofquantumoptics.Thistypeofsystemisexpectedtoserveasaquantumcomputingunit,anditcanbeusedinthefieldofquan

6、tumcomputingandquantumcommunicationinthefuture,andthushasreceivedextensiveattentionfromscientificresearchers.Inrecentyears,thewaveguidesystemhasbeenusedasaninputandoutputchanneltointroducethelightfieldintothemicrocavityquantumdotstructure,andstudyingtheinteractionoftheentiresystem

7、hasbecomeanewideaforthestudyofsuchsystems.Thiskindofstructurecanbeintegratedonasubstrateandcombinedwithotheropticaldevicestoformacompositedevice,whichhasimportantresearchvalue.Atpresent,peoplehavedoneacomprehensivestudyoftheinteractioncharacteristicsofsinglequantumdotmicrocavities

8、andobtainedrichresults.However,fo