文档介绍：半导体量子阱中量子相干效应及其应用的
理论研究
报告人:郝向英

专业:光学

指导老师:吴颖教授

华中科技大学物理学院
2011年5月6日
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主要内容
¾课题研究背景
¾博士期间的主要工作
¾工作总结
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主要内容
¾课题研究背景
¾博士期间的主要工作
¾工作总结
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由于量子相干和干涉效应能够使得介质的光学性质发生显著改变,过去几十年
里,基于量子相干的诸多有趣的物理现象引起了人们的广泛的研究兴趣,例如电磁

诱导透明、相干布居捕获、无反转激光、高阶非线性增强等。

1、电磁诱导透明(EIT) (Harris et al PRL 64 (1990) 1107)
kc = nω⇒
∂ω c
V ==
g dn
∂k n +ω
dω
☆抑制介质的吸收

☆改善介质的色散性质实现光在介质中的超慢或超快传输

☆增强介质的非线性光学效应实现较强的弱光非线性效应
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2、增强的非线性效应
非线性效应涵盖了单个光脉冲的自相位调制(光孤子),两个光脉冲之间交叉相位调制
(交叉Kerr非线性及其应用),以及多个光脉冲之间的相互作用等等,具有十分丰富的
物理内容和非常广阔的应用领域。
z 超慢光孤子
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(a) Y Wu and L Deng. Opt. Lett., 29, 2064 (2004)
3 Y Wu and L Deng. Phys. Rev. Lett., 93, 143904 (2004)
Y Wu. Phys. Rev. A, 71, 053820 (2005)
ωs
ω X. X. Yang and Y Wu. Commun. Theor. Phys., 45, 335 (2006)
ωp c ……
2 z 交叉Kerr非线性
1 H. Schmidt and A. Imamoğlu, Opt. Lett. 21, 1936 (1996)
S E Harris and L V Hau. Phys. Rev. Lett., 82, 4611 (1999)
(b) 4 H Kang and Y Zhu. Phys. Rev. Lett., 91, 093601 (2003)
Y Wu and X Yang. Appl. Phys. Lett., 91, 094104 (2007)
ωs ……
3 z 高效混频
Y Wu, J Saldana, and Y Zhu. Phys. Rev. A, 67, 013811 (2003)
ωc Y Wu, M G Payne, E W Hagley et al. Opt. Lett., 29, 2294 (2004)
2 Y Wu and X Yang. Phys. Rev. A, 70, 053818 (2004)
ω Y Wu and X Yang. Phys. Rev. B, 76, 154425 (2007)
p ……
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¾上述基于量子相干效应的现象多是首先在原子气体中预见并观测到的,但是对于其潜在应用而言,
全固态解决方案显然更具价值,也更值得追求和探索。
¾半导体量子阱结构具有类似于原子的分立能态,而且其能级结构可以根据实际需要进行设计,具有
较大的灵活性,非常适合于再现原子介质中观察到的量子干涉现象并实现其潜在的应用价值。
¾人们试着将原子介质中的一些重要的现象类推到半导体量子阱系统中,对半导体中基于量子相干和
干涉现象做了大量研究。
z 隧穿诱导透明(TIT)
H Schmidt et al Appl. Phys. Lett.,70, 3455 (1997)
J Faist et al. Nature, 390, 589 (1997)
……
z 电磁诱导透明(EIT)
G B Serapiglia. Phys. Rev. Lett., 84, 1019 (2000)
M Phillips et al. Phys. Rev. Lett., 89, 186401 (2002)
M Phillips et al. Opt. Lett., 28, 831 (2003)
……
z 无反转增益(LWI)
A. Imamoğlu et al. Opt. Lett., 19, 1744 (1994)
C R Lee et al. Appl. Phys. Lett., 86, 201112 (2005)
M D Frogley et al. Nature Mater.,