一、微腔与腔量子电动力学研究进展（论文文献综述）
罗娜娜[1]（2021）在《微腔耦合半导体量子点单光子源理论研究》文中进行了进一步梳理高品质、高效率的单光子源是实现量子信息通信技术的核心部件。半导体量子点有着“人造原子”的别称,具有高量子效率、高亮度、易于集成等优点从而成为制备单光子源的理想固态系统。受腔量子电动力学的影响,与腔耦合的半导体量子点单光子源的各项性能更是得到大幅度提升。本文以制备高效率的微腔耦合量子点单光子源为目标,计算分析了量子点能级结构,讨论了量子点的跃迁机制并基于腔量子电动力学得到了高效率半导体量子点单光子源的最优结果。本课题的主要研究内容如下:1、采用有效质量近似,基于薛定谔方程对AlxGa1-xAs/GaAs柱形量子点进行能级和跃迁分析。根据波函数在边界条件连续最终得到纵向和径向的电子和空穴本征能量的表达式。结果表明,量子点尺寸越小,周围AlxGa1-xAs材料铝组分越大,量子点能级越分立。本论文还提出可以用不同的钝化材料替换径向上的AlxGa1-xAs,利用钝化材料的良好绝缘性来消除柱形量子点的表面散射,从理论上计算了不同钝化材料对量子点能级的影响,并得到了无限深势阱下GaAs量子点横向尺寸小于7.35 nm。最后讨论了量子点中载流子在分立能级上跃迁发光的机制。这对制备高质量的量子点单光子源提供了理论指导。2、基于腔量子电动力学,考虑纯消相过程和腔内外损耗比,计算了任意失谐单模腔耦合的量子点单光子源的效率。结果表明:在失谐系统中存在一个最佳的内外腔损耗比以使单光子源的效率最大化;在适当的内外腔损耗比范围内,纯消相可以提高器件的效率。进一步研究了效率与温度的关系,发现通过适当的设计,高温下的效率可以高于低温下的效率。这对制备高效单光子源提供了重要的理论依据。
庞廷田[2]（2021）在《基于回音壁模式光学微腔的光学灵敏传感研究》文中研究指明随着现代信息技术的发展,对于微纳器件尺寸的集成度要求逐渐提高,摩尔定律即将逼近极限,电子器件大规模集成的优势将不复存在。微纳光学器件在散热,抗电磁干扰以及数据传输能力等方面具有优势,近年来逐渐成为了光通信和物理光学的研究热点。其中,光学微腔作为基础微纳光学元件在光信息处理、高灵敏度探测等方面的研究和应用逐渐深入。回音壁模式光学微腔由于其品质因子高,模式体积小的特点,能够增强系统中光与物质的相互作用,因此展现出了较为丰富的物理现象和物理性质。本文以回音壁模式光学微腔作为研究平台,围绕其非线性动力学性质,以及在微纳粒子传感和磁场探测方面的理论展开探索,取得了 一些研究进展。论文的主要工作内容包括:一、基于回音壁模式光学微腔结构提出了一个可以实现纳米粒子角坐标实时探测的传感方案。通过测量微腔的品质因子和本征频率作为基本参数,将散射体耦合到微腔的倏逝场中,产生光学模式的劈裂;方案利用三频率激光泵浦,将系统用于目标散射体的探测,能够通过透射光谱特征推导出其实时角坐标。该方法不需要泵浦光场的频率扫描,且时间分辨率较高,具有实时性。二、提出了基于光磁体系微腔的弱磁场探测方案。通过调控光场和微波场的频率,进而在相反方向同步扫描输入光场和微波场,检测两次测量的光学模式频移。方案结合材料的旋磁比,根据磁振子频率和外部偏置磁场的线性关系,即可得到磁场强度值。由于测量过程不需要外部的自由度调控,可以通过光磁腔光谱能够直接测量读取外部磁场,因此更加稳定。三、研究了光磁微腔中混沌现象的有效调控方法。光磁腔系统中存在磁子散射不同状态光子的物理过程,我们发现在高度对称的系统中光子的反射也会产生混沌,进一步通过研究发现量子叠加态的演化轨迹变为椭圆形时系统就会出现混沌。通过选取右旋和左旋单光子态能量演化过程中极值态为系统的庞加莱截面,研究了系统中混沌的产生及其边界条件。
王博[3]（2020）在《光和微纳结构的量子和光学相互作用》文中进行了进一步梳理光与微纳结构的相互作用一直是国际科学界很受青睐的一个研究热点,可为发展全光网络、量子信息等新兴技术提供重要的理论基础。然而,光与微纳结构的相互作用会涉及到许多复杂的物理过程,且往往比表面看起来要复杂得多,“狡猾”的多。因此,在研究纳米、亚纳米、乃至原子尺度上的光和物质相互作用时,需要人们审慎地看待这些问题。一般来说,光与微纳结构的相互作用可以有光学相互作用和量子相互作用。其中,量子相互作用涉及到微观层面的能级劈裂,反映了光与微观粒子间的相互作用在内能态上的变化,而光学相互作用涉及到宏观层面上的光学模式单元间的相干干涉和耦合,反映了光与宏观物质间的相互作用在外在表征上的物理变化。基于光子晶体学,表面等离激元光学,腔量子电动力学,量子光学以及腔光机械系统领域和平台,本论文对这些复杂体系里所涉及的光学相互作用和量子相互作用做了详细的分析,探求其中蕴含的新物理和新现象,并取得了一些研究成果。在多模微腔中,我们建立了基于时间调制的耦合模理论,实现了两个模式之间的光子跃迁。我们构建了光子晶体多模微腔,实现了基于光子跃迁的低Q值微腔模式和高Q值微腔模式之间的完全能量转换,继而设计了新型的动态光学存储器。此存储器可以有效地实现对信号光脉冲的捕获、超长时间的存储和快速释放的过程。另外,我们还发现光子寿命和操作带宽的基础关联限制可以被打破,使得延迟带宽积的值达到76。这种动态光学存储器在光子电路、全光信息处理和光通信领域有着广阔的应用前景。近年来,等离激元纳米腔和分子组成的强耦合系统获得广泛的关注,也存在着一些争议问题,即实验者观察到的光谱劈裂（散射谱等）是否可以与量子辐射体内的本征能级劈裂画上等号,从而能真实地反映量子辐射体的能态演化及劈裂现象。在本论文中,我们发现散射光谱对周围物质非常敏感,而巨大的光谱劈裂既源于单分子与等离激元的量子相互作用（量子拉比劈裂）,也源于多分子与等离激元的经典光学相互作用。我们建立了一个能够定量区分光学和量子相互作用的物理模型和解析理论,其中利用洛伦兹模型来近似地描述分子和等离激元。我们发现相比于单分子拉比劈裂的量子相互作用,分子集体与纳米间隙等离激元的光学相互作用,是产生巨大光谱劈裂的主要原因。该理论还指出光学相互作用所引起的光谱劈裂量与√（N为分子数）同样成正比。简单地说,实验中所观察到的巨光谱劈裂并不是纯量子拉比劈裂,而是由所有分子集体与等离激元的光学相互作用产生的巨大频谱调制和单分子与等离激元强耦合的量子拉比劈裂所引起的较小光谱调制效应的协同作用之总和。基于上述相似的耦合系统,我们通过在金属纳米间隙内放置点光源来考察近场激发对分子-等离激元强耦合效应的影响。此激发模式不仅激发了表面等离激元还激发了光源附近的近场,而这两个场将相干叠加,成为金属纳米结构的总局域场。进一步发现,此总局域场可以压缩微腔的有效模体积。对于由金属纳米微腔和分子组成的强耦合系统,分子不仅仅可以与表面等离激元发生量子相互作用,还与近场发生量子相互作用。因此,我们在荧光光谱上发现拉比劈裂明显增大,拉比振荡的可逆相互作用明显增强。同时,我们还与已报道的实验结果做对比,发现近场激发模式下的耦合强度是远场激发模式的1.7倍。这项工作可以促进纳米尺度上新颖量子现象的研究以及相关应用的研发,例如芯片集成的量子信息处理、量子逻辑门和量子纠缠。最后,我们将研究领域拓展到腔光机械系统,探讨了原子-光子-机械振子的量子相互作用情况。我们提出了一个将描述原子与光子之间量子相互作用的全量子方法与描述机械振子的经典方法相结合起来的理论模型,并构造了一个时间依赖的哈密顿量。通过缀饰态的方法求解这个方程,我们发现系统的真空拉比劈裂是时间依赖的,即原子能级劈裂一直受到机械振子的调制。我们发现,即使原子与光场不共振,经典的能级反交叉（频域能级反交叉）依然可以出现,其原因是由于机械振子的相位调制在某一时刻补偿了原子-光子的失谐量。我们将此理论模型推广到极大振幅区域,发现机械振子的失谐补偿能力可以达到GHz水平。最后,我们的研究表明当原子和光子共振时,原子-光子-机械振子系统可以达到最大耦合强度。这些结果有助于开辟一条利用机械振子干涉和操纵光机量子平台中光与物质相互作用的新途径。总的来说,我们研究了在不同体系上所涉及的量子和光学相互作用。在多模微腔中,我们建立了基于时间调制的耦合模理论,实现了两个模式之间的光子跃迁。此光学相互作用机制为设计新型全光信息处理器件带来一定的理论指导意义。接着,在分子和等离激元耦合系统中,我们发现相比于单分子拉比劈裂的量子相互作用,分子集体与纳米间隙等离激元的光学相互作用,是产生巨大光谱劈裂的主要原因。该理论有助于理清微观分子在单光子光场驱动下的内在能级劈裂的真实大小,回答真实的量子拉比劈裂能达到多大数量级的问题,更重要的是,回答人类能够在多大程度上改变微观世界这一根本的科学问题。为了增强量子辐射体和金属纳米腔的量子相互作用,我们发现近场激发模式可以为量子辐射体提供两个相互作用通道:表面等离激元场和近场。这一发现有助于我们探索更多一腔多场的效应来增强量子相互作用强度,促进纳米尺度上新颖量子现象的研究。最后,我们研究了原子-光子-机械振子的量子相互作用系统,发现在机械振子的调制下,系统处于动态的能级劈裂状态,出现了时域的能级反交叉。这些结果有助于我们利用机械振子对量子相互作用系统进行干涉和调控,同时这一调控行为有机会在基础科学和高技术领域挖掘到新的应用。
梁磊[4]（2019）在《回音壁微腔的光学特性与传感应用研究》文中提出近年来,微纳结构光子器件发展迅速,这种器件具有对光进行感知、传输、操控等诸多功能,回音壁模式（WGM）微腔是其中之一,它具有品质因子极高、模式体积小、能够极大地促进光与物质的相互作用等优点,在量子通信、非线性光学、极窄带滤波、各种物理量的传感等领域具有很好的应用前景。随着微纳加工工艺的逐步提高,回音壁微腔已经开始向小型化、器件化的实际应用方向发展。本文针对回音壁微腔的光学特性及其传感应用中存在的相关问题进行研究,主要包括WGM微腔与光纤锥耦合系统的理论模型,耦合波方程及其求解,相位/尺寸匹配问题,微球腔、微柱腔与光纤锥的耦合特性与封装技术,并对WGM微腔在高灵敏度气体、折射率传感领域的应用进行了研究。所做得研究内容和取得的研究成果如下:（1）基于光波的电磁场理论,表征WGM微腔的几个关键的物理参量,以微球腔与微柱腔及其和光纤锥耦合的理论模型,分析讨论了微腔的尺寸以及微腔与波导耦合间距对耦合特性的影响规律,为后续实验奠定了理论基础。提出了微球腔和微柱腔的电弧放电制备有效方法,用热拉法制备了锥区直径2微米并满足绝热近似条件的光纤锥结构,搭建耦合系统,得到了微腔与光纤锥的回音壁模式谐振谱,同时验证了理论模拟结果。（2）提出了一种新的耦合系统封装方案。微腔与波导的高效、稳定耦合是目前回音壁模式研究领域中的一个难题。针对这一问题,我们设计并制作了一个具有特殊结构的亚克力材质基底,结合紫外胶在不影响微腔/光纤锥耦合系统的前提下,实现了回音壁模式微腔的高效率封装。并对封装后器件的谐振谱进行了测试,结果表明封装工艺基本不会对耦合效率产生影响,封装后的耦合系统仍然保持了105的高品质因子。（3）针对高灵敏度传感领域的应用需求,试制了基于WGM微球谐振腔型湿度传感器和微柱谐振腔型氨气传感器。对传感器的湿敏特性、长时间稳定性、以及温度对传感器的影响进行了系统的分析。对海藻酸钙的湿敏特性和引入湿度传感可行性进了研究,结果表明,与传统湿敏材料相比,海藻酸钙具有更好的湿敏特性并且结构稳定,耐高温。基于此提出了海藻酸钙包覆的微球谐振腔湿度传感器,分析了传感器谐振谱的FSR、Q值特征、镀膜厚度对Q值得影响,进行了实验验证,根据理论和测量结果计算了传感器的最小分辨率等性能。针对超低浓度氨气检测的特点和需求,提出了基于硅胶涂覆的微柱谐振腔型氨气传感器,并对传感器的响应时间、光谱漂移规律、稳定性和重复性等性能进行分析和讨论,结果表明,该传感器能够实现对空气中氨气的高灵敏度检测。
冯彦林[5]（2019）在《微腔中光与简并费米气体的多体效应及量子相变》文中进行了进一步梳理随着稀薄原子气态的玻色爱因斯坦凝聚在实验上的成功制备,超冷原子体系已经成为物理学研究的一个热门方向,并且为探索量子多体效应提供了一个新的平台。近几年来,基于实验技术的不断进步,人们在超冷原子体系中观察到了Feshbach共振、自旋轨道耦合现象以及实现了光学晶格的构造等。其中,纯净可控的光晶格中冷原子技术已经成为模拟多体物理的重要手段之一。然而,目前关于该系统实验方面的研究都是基于原子间的短程相互作用,为了研究长程相互作用诱导的新奇多体现象,人们基于腔量子电动力学系统提出了把超冷原子系综耦合到高精度的光学微腔中的方案,从而实现了以腔场光子为媒介的原子间的无限长程相互作用,该长程相互作用与原子间的距离无关,只依赖于原子与腔场的耦合强度。另一方面,微腔—超冷原子耦合系统会诱导出许多新奇的集体动力学特性。值得注意的是,人们于2007年首次把玻色爱因斯坦凝聚制备到高精度的光学微腔中,于2010年观测到了超辐射量子相变,于2016年在微腔—超冷原子耦合系统中观测到了由无限长程和短程相互作用之间的相互竞争产生的丰富的量子相。随着微腔—超冷原子耦合系统实验的进展,越来越多不同领域内的理论研究者们开始关注并研究该系统下的物理效应。此外,与玻色爱因斯坦凝聚不同,简并费米气体由于满足泡利不相容原理,同一个量子态上只能占据一个全同（自旋和动量相同）费米子,且当费米子间存在吸引的相互作用时,费米面附近两个动量相反、自旋相反的费米子形成一对库伯配对,系统体现出超流特性。因此,基于目前的实验发展,以及简并费米气体在极低温下独有的特性,在本文中我们主要是研究简并费米气体与微腔耦合系统中若干有意义且新奇的多体现象,具体的内容如下:1、光学腔中二维极化简并费米气体的量子混合相基于二维极化的简并费米气体,我们结合腔量子电动力学系统提出了一个腔场辅助的费米—狄拉克模型。我们利用平均场近似理论,发现该模型中存在与玻色系统完全不同的量子相变,具体地,当光与原子的耦合强度小于某一临界点时,且有效塞曼场较小时,系统处于含有两个费米面的正常相,随着耦合强度的增加,当超辐射发生时,体系存在由部分极化的正常相到超辐射相的一阶量子相变,且在临界线处存在一个正常相和超辐射相共存的混合相。而当有效的塞曼场较大时,结果与玻色系统的结果类似。最后,我们给出系统的相图。2、光学微腔中相互作用简并费米气体的超辐射—超流混合相我们知道当简并费米原子含有吸引相互作用时,调节相互作用强度体系会出现BCS超流相,因此,在微腔—超冷原子耦合系统中,我们考虑系统存在短程的接触相互作用。同样地,基于平均场近似理论,我们发现当原子间的相互作用和原子—腔模相互作用都存在时,费米BCS超流相到超辐射的相变是一阶的,并伴随有一个由这两个相共存的混合相。另外,与传统的BCS超流相不同,在混合相中,原子的极化率与无量纲化的超流序参量的比值相比较大。最后,我们给出了依赖于有效塞曼场和有效耦合强度的量子相图。3、光学腔中一维简并费米气体的磁性转变目前,在原子—微腔耦合系统中关于磁性方面的研究较少,在该工作中,我们总结了分别在不同的情况下的原子磁性关联的特性。具体地,我们考虑的是一维费米原子—微腔耦合系统,当原子与泵浦场的失谐是蓝失谐时,光与原子的相互作用使得不同自旋、不同格点的原子发生耦合,在这种情况下,当超辐射发生时,系统的磁性会发生转变,当耦合强度大于某一值时,系统由反铁磁超辐射关联转变到铁磁超辐射关联,另外,我们还分析了不同的填充因子对磁性的影响。相反地,原子与泵浦场的失谐是红失谐时,光与原子的相互作用使得不同自旋、同一格点的原子发生耦合,在这种情况下,当超辐射发生时,系统始终处于具有反铁磁关联特性的超辐射相,不同的填充因子对该磁性相的影响不大。4、周期振荡动力学光晶格中的拓扑特性我们为研究新奇的多体现象提出了一个新的方案。我们考虑把准一维简并费米气体装载到周期振动的光学微腔中,腔场的相位由电光调制器调制,以原子为非线性媒介,使得外加泵浦场和腔场耦合起来,从而得到了一个含时的有效动力学光晶格势,反过来,该晶格势又会对原子自由度产生影响。当电光调制器上外加电压频率较高时,忽略掉高频项,体系会出现腔场辅助的长程跃迁项,包括最近邻跃迁项、次近邻跃迁项以及次次近邻跃迁项,从而使得系统的能带结构发生改变,通过刻画体系的拓扑不变量和边界态,我们发现长程跃迁项会导致非平庸拓扑超辐射相,并且该拓扑相含有大的绕数和四个边界态,随后,我们对不同情况下体系的对称性进行分析。
苗强,李响,吴德伟,罗均文,魏天丽,朱浩男[6]（2019）在《量子微波制备方法与实验研究进展》文中进行了进一步梳理量子微波信号既保留了经典微波信号的空间远距离传播能力,又具有非经典的量子特性,为微波频段量子通信、量子导航及量子雷达等基于大尺度动态空间环境无线传输的量子信息技术提供了可资利用的重要信号源.按照腔量子电动力学系统、超导电路量子电动力学系统和腔–光（电）–力学系统三大类型实验平台,归纳、分析了微波单光子、纠缠微波光子以及压缩微波场和纠缠微波场的产生原理、方法和相关典型实验的进展,并探讨了非经典微波场在量子导航等自由空间传输系统应用中需重点解决的若干关键问题.
钱琛江[7]（2019）在《微腔—量子点强耦合体系中的腔量子电动力学与调控》文中认为腔量子电动力学主要研究在微腔中光与物质的相互作用,是量子力学的一个重要部分。由于光与物质相互作用可提供光子与电子/激子的量子界面,从而进行能量与信息的交换,因此腔量子电动力学是量子信息的核心部分。半导体量子点是长寿命的固态量子光源,并且不需要复杂的固定方式就能够嵌入半导体材料。同时,光子晶体微腔具有高品质因子与小模式体积的优点,并且不同的光子晶体微腔能够通过光子晶体波导进行耦合。因此,光子晶体微腔-量子点系统是理想的固态量子信息载体,在实现片上集成的量子光学网络等方面有着广泛的应用前景。然而,由于腔-点系统的制备过程复杂,需要的加工精度较高,国内在这一领域的研究尚属空白。并且,目前国际上对于腔-点系统的研究,主要集中在量子点基态的单个激子上。通常量子点的基态波函数较小,与微腔的耦合可以用简单的偶极近似来分析。这样的系统耦合强度通常较小,只有一个光子参与耦合过程,并且由于固态系统的特性,腔-点系统难以调控。这些不足之处很大程度上限制了腔-点系统的进一步发展。通过数年的努力,我们成功制备出高品质因子的光子晶体微腔,并实现了微腔-量子点强耦合系统,填补国内在该领域的空白。光子晶体的制备需要电子束曝光、电感耦合等离子体刻蚀等先进工艺。曝光强度、刻蚀速度不仅受到设定参数影响,同时也与室内温度、腔体氛围等环境因素有关。因此,我们在每次制备时都优化参数,达到了较好的制备效果。同时,光子晶体的表征超出了普通光学显微镜的精度范围,需要使用电子显微镜才能观测。在不断的尝试和探索之后,我们熟练掌握了各种设备的使用,总结出参数的优化方法。我们最终成功制备出高品质光子晶体微腔,达到了国际水平,为实现微腔-量子点强耦合系统奠定了基础。此外,针对国际上研究集中于基态单激子的局限性,我们重点研究了了复杂体系下的腔-点系统。我们首先研究了微腔-双激子系统及其双光子过程。单个量子点即含有激子态与双激子态,可以作为双光子源。然而,由于量子点的双激子束缚能较大,往往远大于量子点与微腔的单光子耦合强度,因此微腔与双激子态之间的双光子耦合非常小。我们通过选取较大尺寸的量子点,减小了双激子束缚能,增大了微腔与量子点之间的耦合强度。最后,我们实现了单光子耦合强度约为双激子束缚能一半的微腔-双激子强耦合系统,观察并论证了其中的双光子拉比劈裂,将该系统由单光子过程推向多光子过程。除了微腔-双激子系统之外,我们首次提出并证实了微腔-量子点激发态耦合系统。量子点的激发态波函数扩展远大于基态,因此其与微腔的耦合处于非偶极近似下。因此,当磁场使得波函数收缩之时,微腔-量子点激发态的耦合强度会上升,这与之前基态的实验结果相反。通过磁场的调控,我们实现了210μeV的耦合强度,这是目前微腔-量子点系统的最大值。通过微腔-量子点激发态耦合系统,我们极大地提升了耦合强度和可控性,解决了之前微腔-量子点基态系统中的一些缺点,同时保留了长寿命与可集成性的优点。这些研究成果将在量子光学网络中起到重要的作用。
王涛[8]（2018）在《基于回音壁腔的光热效应研究及其应用》文中提出回音壁模式光学微腔由于具有显着的非线性效应而得到广泛的研究,其兼容半导体加工工艺的制备方法使得其易于在芯片上集成和扩展,并且对于以腔量子电动力学为基础的量子计算、全光集成光路芯片和功能器件的应用和发展等方面均具有重要的研究价值。本文以回音壁腔的非线性光学性质研究和应用探索为目标,围绕着基于回音壁模式光学微腔光热效应的理论和实验应用开展研究,主要的工作内容有:（1）为了解决回音壁腔与光纤锥耦合系统从实验室转化到工程应用面临的关键问题,我们提出采用整体封装的方式。封装过程中能实时动态调节耦合参数,封装方法成功率高,封装后的光学模式品质因子Q高达2×107。在封装之后的系统中,还观察到了全光类电磁诱导透明（Electromagnetically Induced Transparency,EIT）和Fano线型现象,并且能产生单模和多模拉曼激光,使得该方法具有重要应用价值。（2）首次提出采用泵浦-探测方法（pump-probe method,PPM）来快速高精度地测量基于回音壁腔的光学材料热弛豫时间。建立相关理论模型,通过研究材料自发热弛豫过程中的透射谱响应特征,得到热弛豫时间。PPM测量方法能够不受激光参数、耦合情况等因素影响,测量精度高达到10-8,且输入激光功率低至11.816μW就能够作出响应并得到结果。（3）设计和研究了一种利用不对称光热效应的系统实现全光非互易性传输的方案。从一侧输入的激光由于二氧化硅腔的共振吸收而影响聚二甲基硅氧烷腔（Polydimethylsiloxane,PDMS）的光热效应热展宽过程,使得正向反向传输特性变得不一致。实验上我们实现了非互易性传输比率高达22d B,输入功率低至179.42μW,波导插入损耗小于0.1d B的效果,该方案简单易行,便于集成和应用。（4）提出借助光热扫描方法和拉曼增益手段,来实现和控制一个频率固定的探测光的振铃（ringing）效应。在理论和实验上系统地研究了泵浦光扫描频率和拉曼增益系数这两种方法对探测光振铃强度的影响,同时我们在实验上展示了使用频率固定的探测光的振铃响应对外界环境具有抗干扰的能力,这使得该方法为基于探测光振铃效应的瞬态传感等应用提供了更灵活稳定的特性。
王敏[9]（2018）在《回音壁模式光学微腔的腔光力学性质研究》文中研究指明回音壁模式光学微腔具有品质因子高、模式体积小的特点,可以极大地增强光与物质的相互作用,被广泛应用于高灵敏度传感、非线性光学、微型激光器、光信息处理、腔光力学以及量子信息等研究领域。在低温真空条件下,受光热效应的影响,传统二氧化硅微球腔的应用受到了一定的限制,且由于微腔本身会发生形变,其结构的非对称性对机械振动模式产生影响。因此制备高光学和力学品质因子,且具有更好导热性能的片上微球腔,并研究其几何非对称性对机械振动的影响就很有必要。本论文围绕基于硅片的二氧化硅回音壁模式光学微球腔的光热性质和腔光力学性质,主要展开了以下三方面的研究:1.基于硅片的二氧化硅微球腔的光热性能研究。我们利用氢氟酸、硝酸和醋酸三种酸的混合液（HNA）湿刻的方法制备基于硅片的二氧化硅微球腔,通过实验比较发现基于硅片的微球腔与传统光纤熔融烧制的微球腔具有相似的光学和力学性质,但是片上微球腔中的单晶硅支柱可以更好地将热量从腔内耦合到腔外,极大地提高了球腔的导热性能,降低甚至避免了由激光致热引起的光学双稳态等问题。我们的工作为在真空低温环境下进行的光机械研究提供了非常好的平台。2.腔光机械中非对称微腔的表征与研究。我们研究了微腔几何结构的非对称性对其机械振动的影响,主要包括本征机械频率和机械品质因子的变化。本文首次定量表征了球腔下沉对机械振动的影响。还首次研究了对称性更少的复合形变即偏心下沉椭球腔的机械运动。与硅支柱直径引起的机械频率变化相比,复合形变可以在更宽的频谱范围内实现机械频率调谐。对于非回音壁的机械模式,在特定的硅支柱直径和球腔下沉值,机械振动的品质因子最高可以实现四个数量级的提升,形成了连续体中的机械束缚态。机械束缚态是由对称性破缺引起的,揭示了束缚光压辐射的新机制,对光机械的基础研究和科学应用具有重要意义。3.低温微腔实验室的搭建。我们搭建了一套基于稀释制冷机的低温光学系统,计划用于机械振子的基态冷却研究和光学微腔与金刚石色心、量子点等系统的耦合制备耦合量子比特的研究。主要解决的技术问题包括:1)标准商用稀释制冷机在光学微腔相关研究中的专用化设计和改造;2)低温下光纤锥、光学微腔和NV色心的耦合控制问题;3)常温到低温的耦合位置监控和成像问题。
周中昊[10]（2018）在《高品质因子微腔的调谐以及应用》文中提出随着科学技术的飞速发展,人们对于量子力学从理论到实际应用进行了大量广泛而又深入的研究。由于量子态的量子叠加、量子非局域性和量子不可克隆的基本特性,量子信息科学在这个世纪前后得到了迅猛的发展,尤其是在理论上保证通信绝对安全的量子通信,以及在量子计算机上期望的相对于经典计算机的量子霸权。因此,量子信息科学被国内外的研究人员们积极而广泛的研究和探索。其中,由光的全反射而在介质中形成的超高品质因子的回音壁模式光场分布的介质光学微腔系统,由于其极小的光场模式体积和超高的光子寿命,是研究原子与光子相互作用的腔量子电动力学、以及在不同介质微腔中研究非线性光学的重要平台,不仅在量子信息领域,甚至在传感和激光器等传统领域,都有广阔的应用前景和重要的研究价值。除此之外,还有诸如光学滤波器、光学环形器、延时器件、光学波长转换、光学非互易器件等诸多应用。结合微腔的机械模式实现的光学模式的波长转换在未来的光机械微腔量子网络中作为转换节点,可以有效实现量子信息的处理和传输;通过通信波段激光来实现全光学远程微腔机械模式的同步也在未来的宏观微观纠缠以及量子信息网络中大有用武之地。本篇论文就介绍了我们实验室在回音壁模式微腔调谐这方面的研究工作。在量子信息科学对微腔的种种应用中,比如,腔量子电动力学中对于腔模式和原子等之间频率的匹配,片上集成的激光器对于不同波长的发射激光频率的需求以及过滤和隔离特定波长等,回音壁模式微腔的调谐都是必不可少的。但是由于加工手段的限制,往往一个腔制备完成之后所设想的工作频率与实际频率都存在着差别,因此都对回音壁模式微腔的调谐控制特性提出了一定的要求。因此,我博士期间的主要工作是针对微腔的调谐进行了实验研究,并且结合实验室制备的样品的可调谐特性实现了实用的光学器件,最后利用微腔的可调谐特性首次实现了两个远距离级联微腔系统的全光学远程同步。具体内容为为下四个方面:1.回音壁模式微腔耦合系统及其调谐微腔耦合系统是我们实验的基础。首先介绍回音壁模式微腔系统的基本组成元素,包括微腔和耦合波导,及其传统的制备方法。然后介绍相应的基本耦合测量系统的实验装置和基本理论。还会对已经进行过的微腔的调谐的研究进简要的介绍,以及微腔调谐的意义和动机也会有所探讨。2.瓶状微腔的制备及其调谐应用实验工作集中于回音壁模式微腔的调谐及其应用。本人在所在实验室首次搭建出了瓶状微腔的制备装置,并且在参考前人工作的基础上进行一定的创新,制备光学品质因子高于108并且便于大范围调谐的瓶状微腔。在研究了光学模式调谐的同时,也深入研究了瓶状微腔的机械模式的调谐,这在后续的远程全光学同步实验中都有直接的应用。然后介绍了基于可调谐回音壁模式瓶状微腔的可调谐add-drop滤波器和可调谐拉曼激光器等器件。3.级联微腔的全光学远程同步近些年来,同步和频率锁定在很多的系统中都被研究人员所观察到,而且在信号处理、射频通讯、时钟同步及相位锁定等方面都有重要的应用,因此同步是一个很有意义的研究课题。在这部分我们介绍了在实验上结合瓶状微腔的机械模式和光学模式的可调谐特性,通过长距离（l0kkm）通讯波段光纤实现了不同微腔系统之间的全光学远程同步,并且在理论上对实验结果进行了分析和解释。这种微腔的级联同步在复杂光机械微腔网络中有广阔的应用前景。4.聚合物微腔弱力测量在聚合物微腔的大范围调谐方面我们也进行了一些研究,制备了超大范围（50nm）的可调谐的聚合物回音壁模式微腔,研究了其光学模式的调谐特性,并且首次分析了微腔在弱力测量方面的可能性。
二、微腔与腔量子电动力学研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微腔与腔量子电动力学研究进展（论文提纲范文）
（1）微腔耦合半导体量子点单光子源理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 半导体量子光源研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 单光子源实现系统 |
| 1.2.2 半导体量子点单光子源能级结构研究现状 |
| 1.2.3 半导体量子点单光子源效率研究现状 |
| 1.3 论文主要工作及架构 |
| 第二章 半导体量子光源的理论基础 |
| 2.1 量子点简介 |
| 2.1.1 量子点制备方法 |
| 2.1.1.1 自上而下制备的量子点 |
| 2.1.1.2 自上而下制备的量子点 |
| 2.2 单光子源 |
| 2.2.1 不同光源的性质 |
| 2.2.2 理想单光子源的特性 |
| 2.3 光致发射单光子的产生方式 |
| 2.3.1 非共振光致量子点单光子源发光 |
| 2.3.1.1 带上激发 |
| 2.3.1.2 P-壳层激发 |
| 2.3.2 共振光学激发量子点 |
| 2.4 腔量子电动力学简介 |
| 2.4.1 腔量子电动力学基本原理 |
| 2.4.2 Jaynes-Cummings模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 半导体量子点能级结构和跃迁 |
| 3.1 基本模型及原理 |
| 3.2 半导体量子点能级结构分析与讨论 |
| 3.2.1 量子点纵向能级结构分析与讨论 |
| 3.2.2 量子点径向能级结构分析与讨论 |
| 3.2.2.1 Al_xGa_(1-x)As对量子点径向能级的影响 |
| 3.2.2.2 不同钝化材料对量子点径向能级的影响 |
| 3.2.3 半导体量子点载流子跃迁发光讨论 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 半导体量子点单光子源效率计算 |
| 4.1 单量子点-腔耦合模型建立 |
| 4.2 半导体量子点单光子源效率 |
| 4.2.1 腔内外损耗比对效率的影响 |
| 4.2.2 温度对效率的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（2）基于回音壁模式光学微腔的光学灵敏传感研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光学微腔的主要应用领域 |
| 1.3 论文的研究内容和章节安排 |
| 第二章 光学微腔的基本原理 |
| 2.1 回音壁模式光学微腔 |
| 2.2 回音壁模式光学微腔的基本结构参数 |
| 2.2.1 品质因子(Quality Factor) |
| 2.2.2 光子寿命 |
| 2.2.3 自由谱宽度(Free Spectral Range) |
| 2.2.4 模式体积 |
| 2.2.5 Purcell因子 |
| 2.3 回音壁模式光学微腔的理论模型 |
| 2.3.1 回音壁模式光学微腔与波导的耦合机理 |
| 2.3.2 回音壁模式光学微腔中模式劈裂的机理分析 |
| 2.4 回音壁模式光学微腔的非线性光学效应研究 |
| 2.4.1 光学微腔中的受激拉曼效应 |
| 2.4.2 光学微腔中的光学参量振荡效应 |
| 2.5 光学微腔中的光力效应(Cavity Optomechanics) |
| 2.6 光学微腔中的量子光学效应与量子信息处理 |
| 2.6.1 腔量子电动力学理论 |
| 2.6.2 光学微腔中的量子信息处理研究 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 回音壁模式光学微腔对纳米粒子角坐标的实时传感 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 系统模型和基本动力学过程 |
| 3.3 粒子角速度传感的模拟结果和讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于回音壁模式光学微腔的磁场传感 |
| 4.1 磁传感器的研究现状 |
| 4.2 光磁相互作用系统的基本模型 |
| 4.3 光磁微腔磁力计的模拟结果和讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 光磁腔中磁子散射诱导的光学混沌现象研究 |
| 5.1 基于光磁腔的非线性动力学研究现状 |
| 5.2 光磁系统混沌动力学模型 |
| 5.3 非耗散条件和耗散条件下的拉比振荡现象 |
| 5.4 光磁微腔系统中的混沌产生 |
| 5.4.1 光子-磁振子耦合调制下的混沌产生 |
| 5.4.2 混沌的耗散抑制 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（3）光和微纳结构的量子和光学相互作用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光子晶体 |
| 1.2 动态光信息存储 |
| 1.3 腔量子电动力学 |
| 1.3.1 Jaynes-Cummings模型 |
| 1.3.2 腔量子电动力学的研究进展 |
| 1.4 表面等离激元与腔量子电动力学 |
| 1.4.1 表面等离激元 |
| 1.4.1.1 金属介电函数的理论模型 |
| 1.4.1.2 表面等离激元的色散关系 |
| 1.4.1.3 局域表面等离激元 |
| 1.4.2 辐射体-等离激元间相互作用的研究进展 |
| 1.5 腔光机械系统与腔量子电动力学 |
| 1.5.1 光压效应 |
| 1.5.2 腔光机械系统 |
| 1.5.2.1 腔光机械系统的应用 |
| 1.5.2.2 典型的腔光机械系统模型 |
| 1.6 本论文的主要工作 |
| 第二章 基于光子跃迁的频率转换以及动态Q因子调制 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 基于带隙内的模间光子跃迁的理论模型建立 |
| 2.3 基于光子跃迁机制下的高Q因子模式和低Q因子模式的能量相互转换 |
| 2.4 基于动态调Q机制实现信号光子的捕获-存储-释放的过程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 等离激元-分子强耦合系统中量子和光学相互作用对巨频谱劈裂的贡献 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 散射谱和荧光光谱的分析 |
| 3.3 量子相互作用 |
| 3.4 光学相互作用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 通过近场激发增强真空拉比劈裂 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 基于远场激发模式和近场激发模式下的腔场分布特点 |
| 4.3 基于近场激发模式的模体积的理论计算方法以及系统动力学模型 |
| 4.4 基于近场激发和远场激发的有效模体积 |
| 4.5 激发光源位置对有效模体积的影响 |
| 4.6 基于两种激发模式下的量子辐射体和腔场间的强相互作用 |
| 4.7 与实验的比较 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 原子-腔-机械振子耦合系统的拉比劈裂 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 物理与模型 |
| 5.3 时域的能级反交叉 |
| 5.4 利用机械振子实现对失谐量的相位补偿 |
| 5.5 基于极大振幅机制下的相位匹配 |
| 5.6 原子-光子-机械振子耦合系统的完全能级 |
| 5.7 本章小结 |
| 总结和展望 |
| 1.工作总结 |
| 2.研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（4）回音壁微腔的光学特性与传感应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 回音壁模式微腔简介 |
| 1.3 回音壁模式微腔研究现状 |
| 1.4 基于回音壁模式的高灵敏度传感器应用现状 |
| 1.4.1 温度传感 |
| 1.4.2 压力传感 |
| 1.4.3 电磁场传感 |
| 1.4.4 气体传感 |
| 1.4.5 生物传感 |
| 1.5 WGM微腔传感器应用中亟待解决的问题 |
| 1.6 本论文工作及研究意义 |
| 1.6.1 本论文研究意义 |
| 1.6.2 论文章节安排 |
| 第二章 回音壁模式理论基础 |
| 2.1 WGM微腔理论模型简介 |
| 2.2 回音壁模式微腔的传统模型 |
| 2.3 WGM微腔的表征参数 |
| 2.3.1 Q值 |
| 2.3.2 光子寿命 |
| 2.3.3 自由光谱范围 |
| 2.3.4 模式体积 |
| 2.4 WGM微腔电磁场理论模型 |
| 2.4.1 微球腔的WGM求解 |
| 2.4.2 准柱形腔和瓶口腔的WGM求解 |
| 2.5 WGM微腔的耦合理论 |
| 2.5.1 耦合方法 |
| 2.5.2 耦合波方程 |
| 2.5.3 微球腔与光纤锥耦合中的相位匹配 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 微腔及光纤锥的制备、耦合与表征 |
| 3.1 回音壁模式微腔的制备 |
| 3.1.1 球形微腔的制备 |
| 3.1.2 准柱形腔的制备 |
| 3.2 光纤锥的制备 |
| 3.3 不同类型WGM微腔耦合与表征 |
| 3.3.1 微球腔的耦合谐振谱 |
| 3.3.2 准柱形腔的耦合谐振谱 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光学微腔封装器件的制作及其性能测试 |
| 4.1 光学微腔的封装结构 |
| 4.1.1 现有的封装结构 |
| 4.1.2 封装结构的提出 |
| 4.2 耦合系统的封装方法及系统搭建 |
| 4.3 微球腔/锥形光纤耦合封装器件的性能及测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于微球回音壁模式的高灵敏度湿度传感器 |
| 5.1 光学谐振腔湿度传感简介 |
| 5.2 基于微球谐振腔回音壁模式的湿度传感器 |
| 5.2.1 传感器制作与分析 |
| 5.2.2 相对湿度测试与结果分析 |
| 5.3 湿敏材料的选择 |
| 5.3.1 常用湿敏材料 |
| 5.3.2 海藻酸钙水凝胶 |
| 5.3.3 结合CaAlg的光纤湿度传感研究 |
| 5.4 涂覆海藻酸钙的微球谐振腔湿度传感器 |
| 5.4.1 传感器的结构与光谱分析 |
| 5.4.2 相对湿度与谐振光谱的依赖关系 |
| 5.4.3 膜厚对微球腔Q因子的影响 |
| 5.4.4 传感器的检测极限 |
| 5.4.5 传感器的稳定性 |
| 5.4.6 传感器的温度响应 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于硅胶涂覆的微柱谐振腔型氨气传感器 |
| 6.1 氨气传感现状简介 |
| 6.2 基于微柱谐振腔的氨气传感器 |
| 6.2.1 微柱腔镀膜 |
| 6.2.2 实验装置 |
| 6.2.3 实验结果与讨论 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士/硕士学位期间取得的科研成果 |
| 作者简介 |
（5）微腔中光与简并费米气体的多体效应及量子相变（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 简并费米气体的基本理论 |
| 1.1.1 简并费米气体 |
| 1.1.2 BCS理论 |
| 1.2 光束缚势 |
| 1.2.1 静态光晶格势 |
| 1.2.2 周期驱动的光晶格势 |
| 1.3 微腔—冷原子系统 |
| 1.3.1 理论描述 |
| 1.3.2 实验进展 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光学腔中二维极化简并费米气体的量子混合相 |
| 2.1 背景介绍 |
| 2.2 费米—狄拉克模型 |
| 2.3 系统的基态 |
| 2.4 超辐射特性和相图 |
| 2.5 讨论 |
| 2.6 总结 |
| 参考文献 |
| 第三章 光学微腔中相互作用简并费米气体的超辐射—超流混合相 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.2 模型和哈密顿量 |
| 3.3 系统的超辐射特性和超流特性 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.4.1 总结情况(Ⅰ)和(Ⅱ)的基态特性 |
| 3.4.2 总结情况(Ⅰ)、(Ⅲ)和(Ⅳ)的基态特性 |
| 3.5 讨论与总结 |
| 参考文献 |
| 第四章 光学腔中一维简并费米气体的磁性转变 |
| 4.1 背景介绍 |
| 4.2 模型和哈密顿量 |
| 4.3 超辐射特性 |
| 4.4 系统的磁性关联 |
| 4.4.1 蓝失谐的情况 |
| 4.4.2 红失谐的情况 |
| 4.4.3 稳态相图 |
| 4.5 总结 |
| 参考文献 |
| 第五章 周期振荡动力学光晶格中的拓扑特性 |
| 5.1 背景介绍 |
| 5.2 模型和哈密顿量 |
| 5.3 拓扑超辐射相 |
| 5.3.1 最近邻和次近邻(次次近邻)跃迁 |
| 5.3.2 次近邻和次次近邻跃迁 |
| 5.4 参数估计和拓扑超辐射相的实验探测 |
| 5.5 讨论与总结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 攻读学位期间完成的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（7）微腔—量子点强耦合体系中的腔量子电动力学与调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 腔量子电动力学与量子光学网络 |
| 1.2 光子晶体 |
| 1.3 二维平板光子晶体的能带结构 |
| 1.4 量子点的能级与性质 |
| 1.5 腔-点体系中的基本电动力学模型 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 二维光子晶体微腔的设计与优化 |
| 2.1 平面波展开法 |
| 2.2 时域有限差分(FDTD)算法 |
| 2.3 L3 型光子晶体微腔的特点 |
| 2.4 L3 型光子晶体微腔的设计优化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高品质微腔的制备 |
| 3.1 设备介绍 |
| 3.1.1 电子束曝光EBL |
| 3.1.2 电感耦合等离子体刻蚀 |
| 3.1.3 电子显微镜SEM |
| 3.1.4 划片机 |
| 3.1.5 匀胶机和热板 |
| 3.1.6 超声波清洗机 |
| 3.1.7 光学显微镜 |
| 3.1.8 台阶仪 |
| 3.2 光子晶体微腔制备流程 |
| 3.3 高品质光子晶体微腔 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 双光子拉比劈裂 |
| 4.1 双激子与双光子过程 |
| 4.2 单光子耦合强度与双光子拉比劈裂的阈值 |
| 4.3 强耦合的观测与双激子的特征 |
| 4.4 双光子拉比劈裂的实验论证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 非偶极近似下的腔-点耦合增益与调控 |
| 5.1 偶极近似的适用范围 |
| 5.2 非偶极近似下耦合强度与量子点尺寸的关系 |
| 5.3 量子点不同能级的波函数 |
| 5.4 磁场作用下量子点波函数的收缩 |
| 5.5 非偶极近似下耦合强度与磁场的关系 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及发表文章目录 |
| 致谢 |
（8）基于回音壁腔的光热效应研究及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 回音壁光学微腔研究背景 |
| 1.2 章节安排 |
| 第2章 回音壁模式光学微腔基础 |
| 2.1 回音壁光学微腔简介 |
| 2.2 回音壁光学微腔的模式分布 |
| 2.3 回音壁光学微腔的耦合系统 |
| 2.3.1 常见的微腔与波导耦合方式 |
| 2.3.2 微腔与波导耦合及透射谱 |
| 2.3.3 瑞利散射诱导的模式耦合 |
| 2.3.4 微腔间的直接耦合 |
| 2.4 微腔的特征参数 |
| 2.4.1 品质因子 |
| 2.4.2 光子寿命 |
| 2.4.3 模式体积 |
| 2.4.4 自由光谱范围 |
| 2.5 回音壁光学微腔中的光热效应 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 回音壁光学微腔的制备和实验技术 |
| 3.1 回音壁光学微腔的制备方法 |
| 3.1.1 微球腔制备方法 |
| 3.1.2 微芯圆环腔制备方法 |
| 3.1.3 微环形腔制备方法 |
| 3.1.4 有机聚酯腔制备方法 |
| 3.2 光纤锥波导制备和回音壁腔测量技术 |
| 3.2.1 光纤锥波导制备方法 |
| 3.2.2 光学微腔测量装置和透射谱测量技术 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 回音壁微腔的封装和应用研究 |
| 4.1 回音壁光学微腔的封装制备流程 |
| 4.2 封装的回音壁腔非线性效应和应用 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 快速高精度地测量光学材料的热弛豫时间 |
| 5.1 回音壁腔中光热效应与热弛豫现象 |
| 5.2 PPM 方法测量光学材料的热弛豫时间 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 PPM 方法模型建立 |
| 5.3 实验和讨论 |
| 5.3.1 信号光热锁频方法 |
| 5.3.2 热弛豫时间实验测量 |
| 5.3.3 讨论 |
| 5.3.4 高信号光功率的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于回音壁微腔系统的非互易性传输性质研究 |
| 6.1 光学非互易性研究现状 |
| 6.2 实验装置和非互易性传输原理 |
| 6.3 实验结果分析和讨论 |
| 6.3.1 实验结果分析 |
| 6.3.2 讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 回音壁腔振铃效应产生和调控研究 |
| 7.1 高品质微腔的拉曼效应和振铃现象 |
| 7.1.1 微腔拉曼效应 |
| 7.1.2 振铃效应 |
| 7.2 实验装置和原理 |
| 7.2.1 实验装置 |
| 7.2.2 理论模型建立和分析 |
| 7.3 实验结果分析和讨论 |
| 7.3.1 增强的振铃效应 |
| 7.3.2 振铃效应的控制和分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）回音壁模式光学微腔的腔光力学性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 回音壁模式光学微腔研究背景 |
| 1.2 章节安排 |
| 第2章 回音壁模式光学微腔的理论基础 |
| 2.1 回音壁模式光学微腔简介 |
| 2.1.1 回音壁模式基本概念 |
| 2.1.2 回音壁模式研究的发展历程 |
| 2.1.3 常见的回音壁模式光学微腔 |
| 2.2 回音壁模式光学微腔的光学模式分布 |
| 2.2.1 球形腔的电场分布 |
| 2.2.2 微球腔中的回音壁模式的求解 |
| 2.3 回音壁模式光学微腔的特征参数 |
| 2.3.1 品质因子 |
| 2.3.2 模式体积 |
| 2.3.3 Purcell因子 |
| 2.3.4 自由光谱范围 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 回音壁模式光学微腔的实验基础 |
| 3.1 回音壁模式光学微腔的制备 |
| 3.1.1 光纤微球腔的制备 |
| 3.1.2 微芯圆环腔的制备 |
| 3.2 光纤锥与微腔的耦合及透射谱测量 |
| 3.2.1 光纤锥与微腔耦合理论 |
| 3.2.2 光纤锥及其制备 |
| 3.2.3 光纤锥波导与微腔耦合系统的透射谱测量 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于硅片的二氧化硅微球腔在腔光机械中的研究 |
| 4.1 基于硅片的二氧化硅微球腔的制备-湿刻法 |
| 4.2 基于硅片的二氧化硅微球腔的光热效应及其实验表征 |
| 4.2.1 WGM微腔的光热效应 |
| 4.2.2 片上微球腔热效应的实验表征 |
| 4.3 腔内温度变化的理论模拟 |
| 4.4 基于硅片的二氧化硅微球腔的机械性能表征 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 腔光机械中非对称微腔的表征与研究 |
| 5.1 二氧化硅微球腔机械振动的求解方法 |
| 5.1.1 有限元法简介 |
| 5.1.2 弹性球的机械振动求解 |
| 5.1.3 基于硅片的二氧化硅微球腔的机械振动求解 |
| 5.2 几何结构引起的微扰 |
| 5.2.1 硅支柱几何结构引起的微扰 |
| 5.2.2 球腔变形引起的微扰 |
| 5.2.3 对称性破缺形变对机械BIC态的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 低温光学微腔实验室的搭建 |
| 6.1 低温光学微腔研究进展 |
| 6.2 低温实验室的搭建 |
| 6.2.1 低温设备原理简介 |
| 6.2.2 稀释制冷机的搭建与调试 |
| 6.2.3 稀释制冷机的个性化改造 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）高品质因子微腔的调谐以及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 腔量子电动力学简介 |
| 1.2 回音壁模式微腔 |
| 1.2.1 回音壁微腔简史 |
| 1.2.2 回音壁微腔分类及制备 |
| 1.2.3 光与微腔耦合 |
| 1.2.4 回音壁微腔的应用 |
| 1.3 本章小结 |
| 第2章 微腔的基本性质 |
| 2.1 光学模式 |
| 2.1.1 几何光学分析 |
| 2.1.2 电磁场理论分析 |
| 2.1.3 瓶状微腔回音壁模式场分析 |
| 2.1.4 品质因子(Q factor) |
| 2.1.5 微腔的调谐 |
| 2.2 机械模式 |
| 2.3 耦合理论 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 微腔及耦合光波导 |
| 3.1 简介 |
| 3.2 瓶状微腔的制备 |
| 3.3 光纤锥波导的制备 |
| 3.4 耦合系统 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 微腔调谐的应用 |
| 4.1 光学模式与机械模式的调谐 |
| 4.2 可调谐窄带滤波器 |
| 4.3 可调谐拉曼激光器 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 光机械振子远程同步实验验证 |
| 5.1 同步简介 |
| 5.1.1 同步的基本概念 |
| 5.1.2 同步的理论 |
| 5.2 实验与理论结果 |
| 5.2.1 同步实验 |
| 5.2.2 理论计算结果 |
| 5.3 小结 |
| 第6章 聚合物微腔的研究 |
| 6.1 聚合物微腔简介以及制备 |
| 6.2 聚合微腔的特性 |
| 6.3 聚合物微腔弱力传感 |
| 6.3.1 调谐速率的理论计算 |
| 6.3.2 弱力传感 |
| 6.3.3 重物高度变化的测量 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| Bibliography |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文 |
四、微腔与腔量子电动力学研究进展（论文参考文献）
- [1]微腔耦合半导体量子点单光子源理论研究[D]. 罗娜娜. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]基于回音壁模式光学微腔的光学灵敏传感研究[D]. 庞廷田. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]光和微纳结构的量子和光学相互作用[D]. 王博. 华南理工大学, 2020(02)
- [4]回音壁微腔的光学特性与传感应用研究[D]. 梁磊. 西北大学, 2019(01)
- [5]微腔中光与简并费米气体的多体效应及量子相变[D]. 冯彦林. 山西大学, 2019(01)
- [6]量子微波制备方法与实验研究进展[J]. 苗强,李响,吴德伟,罗均文,魏天丽,朱浩男. 物理学报, 2019(07)
- [7]微腔—量子点强耦合体系中的腔量子电动力学与调控[D]. 钱琛江. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2019(09)
- [8]基于回音壁腔的光热效应研究及其应用[D]. 王涛. 清华大学, 2018(06)
- [9]回音壁模式光学微腔的腔光力学性质研究[D]. 王敏. 清华大学, 2018(06)
- [10]高品质因子微腔的调谐以及应用[D]. 周中昊. 中国科学技术大学, 2018(10)