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《吉首大学》 2016年
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周期调制PT对称光学波导体系的动力学及其调控

朱博  
【摘要】:宇称-时间(PT)对称的光学波导体系具有独特的光学性质,在光子信息处理以及集成光学方面具有重要的潜在应用价值,因此激起了广泛地研究兴趣。在所有关于PT对称光学波导体系的研究中,PT对称性的调控是一个最基本、最重要的问题,而且也是光束传播动力学控制的核心内容。因此,人们迫切希望能够寻找一套方便而有效控制PT对称性的方法。本文以PT对称的少通道光学波导体系为研究对象,来说明怎样通过调节外场激光去操控体系的PT对称性及其动力学。本文的结构如下:第一章,我们介绍了PT对称性的定义及其在量子物理和光学中的研究进展。第二章,我们分析地研究了PT对称光学耦合器中的传播动力学及其PT对称性的调控。我们分析地给出了光束在PT对称光学耦合器中传播动力学方程的分析解。研究发现对于没有破缺的PT对称的情形,光强在两个波导间振荡地周期传播,而对于破缺的PT对称的情形,无论光从增益还是损耗的波导入射,光强总是局域在有增益的波导中传播。我们的分析结果很好地解释了最近的实验结果[Nat.Phys.6,192(2010)]。进一步,我们还探索了如何利用周期调制去调控体系的PT对称性,从而有效地去控制体系的传播动力学。第三章,我们研究了PT对称光学耦合器中增益和耗散的Floquet控制。通过周期地调制两波导间的耦合强度,我们发现体系的增益和耗散可以被有效地Floquet控制。甚至一个初始的非厄米体系可以被调制成一个有效的厄米体系,有效的厄米体系对应于高频情形下初始的非厄米体系。因此,与以前只能利用周期调制将体系PT对称性调窄的研究结果不同,我们可以利用周期调制将体系PT对称性调宽。进一步,我们还探讨了体系的隧穿动力学及其相应的光学模拟。第四章,我们进一步将体系扩展到周期调制的非厄米四通道光学波导体系。在高频极限下分析地给出了体系的准能谱。研究发现,对于没有调制的非厄米四通道光学波导体系不具有完全的实能谱,而对于周期调制的体系不仅具有完全的实能谱,而且还可通过周期调制去调节体系完全实能谱的参数范围。另外,通过解析和数值的方法进一步探讨了体系的隧穿动力学,发现可以利用周期调制去操控光在四通道波导中隧穿的方向。第五章,总结和展望。整个文章中,我们将探索如何利用周期调制去调控PT对称少通道光学波导体系的PT对称性和隧穿动力学。作者的研究工作主要集中在第二,三,四章。
【学位授予单位】:吉首大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN25;TN622

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1 朱博;周期调制PT对称光学波导体系的动力学及其调控[D];吉首大学;2016年
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