若干小尺度體系中相干光學(xué)效應(yīng)的研究.pdf

1、介觀(guān)物理的研究，尤其是小尺度(如納米，分子尺度)物理效應(yīng)的研究無(wú)論是對(duì)量子物理、統(tǒng)計(jì)物理和經(jīng)典物理等基本問(wèn)題的理解，還是對(duì)于新型電光器件、量子信息處理和集成光路等新型的技術(shù)革新都有非常重要的意義。本論文主要針對(duì)玻色.愛(ài)因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensate，簡(jiǎn)稱(chēng)BEC)和金屬納米結(jié)構(gòu)兩種小尺度體系展開(kāi)研究，得到了原子玻色-愛(ài)因斯坦凝聚光締合過(guò)程的量子相干統(tǒng)計(jì)特性和表面等離激元(Surface Plasmons，簡(jiǎn)稱(chēng)

2、SPs)的新型有效激發(fā)機(jī)制--電子束激發(fā)。為我們以后研究介觀(guān)尺度的物理效應(yīng)，特別是集成等離激元電路和基于表面等離激元的量子信息處理等方面提供了有力的支持。本論文的代表性工作及結(jié)果如下：
　　 (1)在原子BEC光締合體系中，我們采用了線(xiàn)性化雙線(xiàn)性耦合的平均場(chǎng)近似方法，得到了原子和分子場(chǎng)隨時(shí)間演化的解析解，從而在原子初始態(tài)為經(jīng)典相干態(tài)和非經(jīng)典壓縮態(tài)兩種情況下，分析了在該過(guò)程中原子和分子的量子統(tǒng)計(jì)特性。對(duì)于我們理解光締合過(guò)程的量子相

3、干效應(yīng)和實(shí)現(xiàn)量子態(tài)的調(diào)控有潛在應(yīng)用。
　　 (2)我們針對(duì)實(shí)際等離子光子學(xué)(Plasmonics)應(yīng)用中至今沒(méi)有解決的重要問(wèn)題一一定點(diǎn)產(chǎn)生表面等離激元，提出了一個(gè)實(shí)際可行的方案。即在平面金屬薄膜、平面介質(zhì)腔、金屬納米線(xiàn)和金屬納米鏈中能通過(guò)電子束高效激發(fā)表面等離激元，并且得到了表面等離激元在可見(jiàn)和近紅外波段的產(chǎn)生幾率高達(dá)每個(gè)電子激發(fā)單表面等離激元。從而為應(yīng)用電子束轟擊的方法產(chǎn)生表面等離激元提供了完善的理論支持。
　　 (3

4、)我們系統(tǒng)研究了電子束在金屬納米圓環(huán)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生anapole表面等離激元，表明電子束不但能有效產(chǎn)生傳播表面等離激元，同樣能產(chǎn)生新型的局域表面等離激元。這屬于在介觀(guān)尺度再現(xiàn)微觀(guān)尺度的電磁特性，對(duì)以后化學(xué)和生物方面的研究有重要意義。
　　 以上有關(guān)若干小尺度體系光學(xué)相干特性的研究，如原子BEC光締合過(guò)程中的量子統(tǒng)計(jì)動(dòng)力學(xué)特性，金屬納米結(jié)構(gòu)中表面等離激元的新型激發(fā)方式，不僅為以后進(jìn)一步研究介觀(guān)尺度下的量子效應(yīng)打下基礎(chǔ)，而且具有重要的應(yīng)