一、等离子体加载色散吸收对称介质光腔的量子理论（论文文献综述）
刘玉洁[1]（2021）在《棱镜式激光陀螺光强调谐曲线线形调控技术研究》文中研究表明偏频技术是激光陀螺的关键技术之一。目前,已经实用化的各种偏频技术引入了活动部件、非互易光学器件、谐振腔额外损耗等,这些因素影响着激光陀螺的测量精度和稳定性。棱镜式激光陀螺的环形光路由全反射棱镜构成,其避免了反射镜的后向散射对陀螺闭锁效应的影响,使其闭锁阈值变小。此外,研究发现当激光陀螺工作在特殊的双纵模非对称频率状态下,两纵模的振荡强度比满足确定的关系时,陀螺呈现自偏频状态,即:陀螺可以无偏频的检测出地球自转角速度的天向分量,陀螺闭锁消失,将该状态命名为双纵模自偏频状态。本文针对棱镜式激光陀螺双纵模自偏频现象的稳态化需求,研究对棱镜式激光陀螺光强调谐曲线的调控技术。利用半经典Lamb理论建立环形激光陀螺光强调谐曲线物理模型;根据等离子体色散函数,分析环形腔自洽模型中的Lamb系数,进而获得光强调谐曲线随频率参量、多普勒展宽等因素的变化关系。进一步,分析增益介质采取Ne双同位素、同位素配比、充气压力等因素对增益线形的调控作用。设计了以倏逝波为理论基础的光阑、合光棱镜,实现了腔损耗的精确控制。最终,从增益和损耗两方面实现对环形激光器光强调谐曲线线形的准确控制。实验搭建了激光陀螺光强调谐曲线实验平台,通过对激光陀螺腔内模态的扫描,检测环形激光器的光强调谐曲线,验证了理论分析的正确性,该研究为激光陀螺在双纵模频率非对称位置处实现稳频奠定了基础。本论文主要的研究内容包括:1.通过半经典理论研究自洽场下的激光陀螺的光强调谐曲线的特点,该曲线是激光陀螺稳频的基准,调节光强调节曲线的斜率会直接影响稳频的精度。2.采用等离子体色散函数和Lamb系数,在谐振腔内不同配比Ne同位素的情况下,对光强调谐曲线的轮廓进行调控,通过增益和损耗两部分讨论研究光强调谐曲线,并设计了合理的光阑系统。3.从激光陀螺的闭锁效应入手,探究几种解决闭锁效应方式的主要原理,解决激光陀光强调谐曲线下的稳频工作状态。分析激光陀螺在双纵模自偏频状态下的特性,建立自偏频状态下的双纵模物理模型,通过小抖动稳频原理设计激光陀螺稳频实验平台。4.实验搭建双纵模自偏频光强调谐曲线实验平台,实验包含模态实时控制单元和模态实时检测单元,通过电子伺服系统控制谐振腔的腔长,对光强调谐曲线的外轮廓进行反馈调控,设计了验证性实验。
王羡之[2]（2021）在《非线性光学效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用研究》文中指出自激光诞生以来,更高的光强就一直是光学领域不断探索的重要研究目标之一。随着超短超强激光技术的发展,如今人们已经能够在实验室中产生光强大于1023W/cm2的极端光场。这样的光场能够用于驱动电子质子加速、X射线产生以及光核反应等强场物理研究,加深对物质非线性的理解,成为各国纷纷大力发展的重要实验设施。然而随着飞秒脉冲光强的不断提高,主脉冲之前的预脉冲与自发辐射基底等噪声成分的光强也会随之提升,并严重影响主脉冲与物质相互作用效果,所以时间对比度成为了飞秒超强激光系统的核心参数之一。鉴于非线性光学效应与光强紧密相关的特点,利用非线性光学效应提升时间对比度以及光强是飞秒超强激光领域的重要研究方向。本文围绕光参量振荡、自衍射效应和背向受激拉曼散射效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用,进行了理论分析与实验研究,取得了如下成果:1.从二阶非线性光学效应出发,分析了飞秒激光同步泵浦的光参量振荡信号光的时间对比度特性,并实验研究了以光参量振荡信号光作为种子注入非参量的啁啾脉冲放大后的时间对比度特性。使用515nm的飞秒脉冲序列作为泵浦光,利用LBO晶体得到了中心波长800nm附近的光参量振荡输出,将其作为种子注入基于钛宝石再生放大的啁啾脉冲放大系统中,得到能量1.8m J的放大结果,经测量其时间对比度最高为107。相比于普通钛宝石振荡器作为种子进行放大后的时间对比度提升了接近2个数量级。最后提出了基于光参量振荡器的多波长同步高对比度飞秒激光系统方案。2.从三阶非线性光学效应出发,分析了简并四波混频过程的时间对比度提升、脉冲宽度压缩等特性,并模拟了其中自衍射效应信号光的光谱展宽以及角色散情况,进行了基于自衍射效应的时间对比度提升实验研究。在35fs入射脉冲驱动下得到了20.4fs的自衍射信号光,能量达到35μJ且光斑质量较好,时间对比度高于1010,相对于入射脉冲提升了4个数量级以上。满足飞秒超强激光系统对于高时间对比度种子脉冲的要求。3.研究了利用自衍射效应的双啁啾脉冲放大系统中的时间对比度特性。对马丁内兹型展宽器的角色散进行分析,并在实验中用于展宽一阶自衍射信号光的同时补偿了其角色散,提升了自衍射效应在啁啾脉冲放大系统中的实用性。将自衍射信号光作为种子,注入后级啁啾脉冲放大器,稳定输出能量900m J、脉冲宽度29.7fs的超短超强激光脉冲,经测量时间对比度高达1010,能够用于强激光等离子体相互作用实验中。4.基于等离子体中电子振荡产生的三阶非线性效应,对受激拉曼散射过程进行了理论分析。介绍了等离子体中Langmuir波的形成,结合普通介质中的受激拉曼散射效应,分析基于等离子体的背向拉曼放大技术的可行性。之后设计了实验平台,进行了初步实验研究。
尚蕾[3]（2021）在《耦合双腔光力系统中的量子光学效应》文中研究说明关于腔光力系统的早期研究主要集中在简单系统,即由纳米光学腔和纳米机械振子耦合而成的光力系统。当用一束激光驱动光力系统时,光腔中循环光产生的辐射压会使腔内的机械振子偏移其平衡位置,而机械振子的振动反过来也会改变循环光的强度分布。为此,很多有趣的光学现象可以在光力系统被观测到,例如:力学正则模式分裂、类电磁诱导透明、微腔镜的自冷却以及对光信号的控制等。经过多年的发展,近年来,多模腔光力系统,即经过耦合两个或两个以上的光学或机械模式形成的复合系统已成为目前的研究热点。本文以双腔光力系统为研究对象,将含有原子的光腔与包含机械振子的光腔耦合,用两束强泵浦光和一束弱探测光对系统进行驱动,希望通过调控一个腔的参量来有效地控制另一个腔中的光学特征。文中详细地讨论了耦合双腔光力系统中的四波混频效应、慢光效应、光学双稳态效应,并分析了它们在量子光学领域的潜在应用。首先研究了双腔光力系统中的四波混频效应。计算结果表明:当关闭右腔泵浦光,打开左腔泵浦光时,频谱中会出现极窄的四波混频峰,这一现象有利于提高探测的分辨率,因此利用该系统可以实现高灵敏的质量探测;研究还发现,增加腔-腔耦合强度、原子-腔耦合强度、振子-腔耦合强度,四波混频的强度会明显提高;此外,通过调控原子-泵浦失谐量,四波混频信号在近共振区域可以被有效地开启或关闭,这一现象说明利用该系统可以实现可控的四波混频开关;最后,改变腔漏损率,四波混频强度也会发生明显的变化。这些研究结果表明,该双腔光力系统可以用作质量传感器和全光开关。其次探讨了混合双腔光力系统中的慢光效应。研究结果发现:系统只被右泵浦光驱动时,会出现电磁诱导透明现象,而只用左泵浦光驱动时,系统可以呈现出电磁诱导吸收现象;而且,增大腔-腔耦合强度与原子-腔耦合强度,电磁诱导吸收现象可以转换为电磁诱导透明现象;此外,探测光束的相位随着探测-泵浦失谐量的增大会迅速发生改变;最后,通过调控腔-腔耦合强度以及原子-腔耦合强度,探测光束的群延时间会发生明显变化,即探测光可以由慢变快。最后讨论了混合双腔光力系统中的光学双稳效应。研究结果表明:当关闭右泵浦光,打开左泵浦光时,调控腔-泵浦失谐量和左泵浦功率达到一定阈值时,光学双稳现象才会发生;此外,通过调控腔-腔耦合强度,原子-腔耦合强度,振子-腔耦合强度,原子-泵浦失谐量和腔-泵浦失谐量以及腔漏损率等参数,光学双稳态的功率阈值和双稳态区域范围能够被有效地调控。这些研究结果表明,该耦合系统可以被用来实现双稳开关,因而在量子通讯方面有着潜在的应用价值。
邹云飞[4]（2021）在《基于表面等离激元的光力性质及与量子体系的强耦合的研究》文中研究指明光学微腔与量子体系的耦合研究一直是量子信息领域的重要科学问题。当光学微腔与量子体系的之间的相干能量交换速率快于它们各自的能量损耗速率时,系统进入强耦合状态。强耦合状态下的系统能态表现出部分光子和部分物质的特性,这种特性使得强耦合系统成为研究量子效应的重要平台,在量子通信和量子计算等领域有巨大的应用前景。而光学衍射极限的存在使得传统的光学微腔强耦合系统无法满足量子信息处理所要求的可集成性。基于金属微纳结构的表面等离激元光学微腔能够突破衍射极限,具有将光场束缚在亚波长尺度操控的能力,有效地解决了上述问题,成为研究纳米尺度下强耦合作用的理想体系。实现等离激元微腔与单个分子级别量子体系的强耦合是许多量子操作的基础,具有重大的科学价值,同时也面临诸多挑战。其中,如何将单个分子级别量子体系精确地定位在等离激元微腔中,实现微腔与量子体系的确定性耦联和相互作用,是首要问题。随着光镊技术的发展,表面等离激元光镊技术成为解决量子体系在表面等离激元微腔中确定性耦联的有效手段。在本论文中,我们设计了基于表面等离激元的光镊结构,并实现了表面等离激元与单个分子级别量子体系的强耦合相互作用。本文的主要研究内容如下:1.设计了亚波长周期性孔阵列结构,该阵列同时支持沿结构表面传播的表面等离激元模式以及在孔边缘处的局域表面等离激元模式,两种模式的耦合作用在孔阵列表面附近形成可捕获分子的蓝失谐光阱。研究了被捕获的单分子与等离激元孔阵列微腔的耦合相互作用。发现只有当单个分子偏振沿与入射光偏振方向一致时候,可以观察到强耦合现象,而单个分子偏振沿其他方向的时候,无法观察到强耦合现象。这是由于单个分子沿其他方向的集体效应太强而抑制了分子与等离激元腔的耦合造成的。此外,在该蓝失谐捕获系统中,利用不同的圆偏振光实现了对手性分子的捕获。在不同圆偏振光的激发下,被捕获的手性分子与等离激元结构相互作用,在透射谱中能观察到手性破缺和手性恢复的现象,该现象可以通过电场极化矢量相干叠加理论进行解释。2.设计了由金环与领结型天线结合的等离激元光镊结构,该结构可用于捕获单个J聚体分子并作为表面等离激元微腔研究光与物质之间的强耦合相互作用。领结型纳米天线在能将电磁场局域在间隙内,将领结型天线和圆环相结合,能进一步局域并增强间隙内的电场,从而提供足够的光学捕获力,实现对J聚体分子的捕获。被捕获的J聚体分子通过自诱导反作用能够影响光镊结构中的电磁场分布,进而能够提升捕获效率。利用耦合振子模型,分析了被捕获的J聚体分子与光镊结构之间的强耦合过程,并研究了捕获过程中分子所受光力与电场模式体积和系统耦合强度之间的关系。通过理论分析,得到参与到强耦合作用的激子数在接近量子光学极限的低激子数水平,并利用虚激子理论对低激子数水平的强耦合过程进行了理论解释。3.研究了单个手性分子和在强耦合状态下等离激元杂化系统手性光学响应。手性分子是由六个螺旋排列的量子点组成的,单个手性分子的手性主要来自于量子点螺旋的组装,它可以影响内部粒子之间的偶极相互作用,从而产生手性光学响应。将银纳米棒-手性分子构成耦合杂化系统,在强耦合状态下,强耦合过程与等离激元场增强效应可以加速系统内的能量转移过程并增强系统的吸收,从而增强系统的手性光学响应。该方法为设计具有强手性光学响应的新型等离子体纳米结构提供了一种方案。
胡灵犀[5]（2021）在《自由电子激发金属中表面等离子体激元的理论与实验研究》文中提出表面等离子体激元（SPPs）是外部电磁场与良导体材料中的自由电子的集体震荡相互耦合产生的一种激发态表面倏逝波,具有亚波长局域,表面场增强等特性。作为能产生SPPs的天然材料,金属最早出现在研究中,至今已有百余年历史。而金属产生的SPPs的作用范围在纳米量级,早期的加工技术无法使其投入实际应用。近年来,由于微纳加工技术的发展,SPPs再次成为研究的热点,被广泛运用于近场成像、化学生物传感、表面拉曼散射增强、光学传输增强、相干辐射增强等领域。且石墨烯、拓扑绝缘体、维尔半金属等新型人工材料也引入了研究中,拓宽了SPPs的应用范围。因此,研究了解SPPs的激发特性、辐射传输特性,对其应用具有极其重要的指导意义。本论文以自由电子激励金属结构产生的SPPs的激发特性的研究及其在新型辐射结构中的应用的研究为基础,通过纵向场法求解结构的电磁场方程来进行理论研究,并通过时域有限差分法进行模拟仿真研究,旨在深入了解材料中的SPPs与自由电子相互作用的过程及激励特性,特别是极限条件（低局域因子状态）下的SPPs的激发特性;以及深入分析结构中产生的SPPs对辐射传输场的影响,为利用SPPs在高敏生化传感及新型辐射器件等领域的应用提供理论依据和设计指导。研究发现:在高电压电子平行激发金属体结构产生的低局域因子区域的SPPs的仿真中,和理论求解亥姆霍兹方程求解所得的色散方程比较,观察到激励产生的表面场频率高于解析求解的冷色散对应频率,且激励电子能量越大,激发频点频率越低,对应的局域因子越小,激励的表面场频率与冷色散对应频率差距越大。而后,根据理论中SPPs的横向衰减特性,在仿真中对激发频率及对应的冷色散频率的电磁场进行衰减特性分析,发现仅激发频率满足理论衰减特性。从而证实了激发的表面场即为SPPs,且在低局域因子区域,与冷色散对比,激发场的频率产生蓝移。这是由于局域因子越小,SPPs的激发效率越低,激励场的频带越宽,且考虑到结构和材料对激发场的时域衰减,使表面场具有更宽的频谱信息,而其中的高频信号更易于激励,因此,时域信号随着振荡时间的增加,低局域因子区域的激发场频率逐渐增大,导致激发场的频率高于对应的冷色散频率。上述解释猜想在对高局域因子和低局域因子区域的SPPs的激励仿真中,通过对表面场的时域信号分析,得到了验证。此后,分析了高能电子激发下薄膜结构中产生的SPPs的特性。同体结构一致,与结构的冷色散比较,薄膜结构在低局域因子区域仿真激发的表面场也产生了频率蓝移。该结果证实了此频率蓝移现象为SPPs激励过程中的共性。最后,该现象通过宽频氙灯在Kretschmann结构中的衰减全反射吸收谱特性实验,对上述频率蓝移现象进行了验证。对该现象的研究,使人们对SPPs的激发过程有了更深的理解。且由于大多数器件的的频率依赖性,激发频率的蓝移现象对SPPs的实际应用有极其重要的指导意义。对自由电子激发平板介质波导基底加载金属薄膜结构中产生的SPPs模式与波导模式的耦合过程进行了研究。发现金属薄膜产生的SPPs的反对称模式能在波导结构中转化为相干切伦科夫辐射,在与波导边界的全反射过程中,与其中的空间模式相邻近的波导模式相互耦合,能极大的提高结构的辐射性能。与SPPs直接转化的相干切伦科夫辐射相比,此耦合结构中的辐射强度获得了30多倍的增强,且由于波导结构对辐射场的边界反射作用,在非耦合条件下,反对称模式的SPPs转化的相干辐射依然存在5倍的辐射功率增强效果。与传统的介质波导相比,该波导结构由于SPPs的作用,其传播场的主模从零阶波导模式变为了SPPs模式频率附近的高阶波导模式。因此,该结构可以实现波导的高阶模式选择及辐射增强。对不同能量电子平行掠过PEC反射光栅表面形成的Smith-Purcell辐射进行了结构优化,发现优化的光栅为大深宽比光栅,且电子能量越低,优化深宽比越大。由于SPPs的强局域性,在光栅基底中引入SPPs材料能极大的减小了光栅的优化深度,从而使小深宽比光栅获得更优的辐射性能。其后,研究了几种不同光栅结构中的SPPs和局域表面等离子体（LSP）的激发情况,观察到在金基底介质条带光栅中能在光栅沟槽的下表面激发起SPPs对辐射场形成约40倍的相干辐射增强。当光栅深度增大,电子距离金属表面的距离增大,SPPs的激发效率降低,而过低的光栅深度使其衍射辐射的效率降低,因此,该种方式对辐射场的增强能力较弱。而PEC基底金条带光栅和金反射光栅中在光栅上表面激发起的LSP克服了上述矛盾,获得了几百倍的相干辐射增强效果。上述研究结果为SPPs在新型高功率辐射器件中的应用提供了理论指导。
卢天祥[6]（2020）在《光磁力系统的电磁诱导透明及声子冷却》文中研究表明杂化量子系统被美国《物理评论》社论评价为“未来数十年内孕育量子科学重大发现的温床”,不仅可以用于揭示更多的新奇量子效应,而且可以构建各种新型人工量子器件,把不同物理系统的独特优势结合起来,例如电光力量子态转换器、微观量子系统（量子点、自旋、冷原子、超导量子比特等）与宏观系统（机械振子等）的耦合系统、光磁力杂化系统与磁力仪、光力悬浮系统与量子传感装置等。本文特别关注的是腔光力杂化量子系统,这方面的研究被英国《自然》杂志评为光学发展史上的23个里程碑之一;2017年和2018年两次诺贝尔物理学奖的工作都是基于光力系统。我们注意到,这方面的研究逐渐跟奇异点物理结合起来,形成各种新奇的非厄米杂化量子系统。所谓的奇异点,是指物理系统中两个或多个本征模的合并的现象,伴随这一现象会出现诸多反常效应,例如单向激光与非互易传输、完美吸收与隐形探测、拓扑能量转移与远距离无线输电、以及光学传感灵敏度增强等。在此背景下,本文利用光磁力杂化系统研究力学驱动辅助的电磁诱导透明和奇异点辅助的光传输与声子调控。本文主要创新结果如下:（1）针对单光腔中的双力学振子系统,研究了选择性力学驱动调控的电磁诱导透明效应。我们发现,通过选择性驱动力学振子,腔内的光场和不同力学振动的耦合会选择性增强或消弱,从而影响电磁诱导透明的输出光谱,影响信号光的透射率、二阶边带效应、以及慢光效应。我们通过解析计算和数值分析发现,选择性驱动力学振子,不但可实现透明窗口的选择性放大和快慢光的有效调节,还可以实现通常很弱的非线性光学二阶边带振幅的明显增强。这些结果不仅对双力学振子的光力系统用于光学信号操纵与激光通信有直接的实用价值,而且,从更广泛视野来看,对利用力学机械操控来调节和增强电力耦合、磁力耦合、力学-量子点耦合等不同的杂化量子系统都带来新的手段。（2）针对腔光磁力系统,研究了奇异点辅助的电磁诱导透明过程。如最近实验观测到的,通过调节钇铁石榴石（YIG）小球在腔场中的位置,可实现相干或耗散的磁光耦合,相干耦合导致杂化模式间的能级排斥,而耗散耦合导致能级吸引。在这个非厄米光磁耗散耦合的杂化系统中,通过改变光子与磁子之间的失谐,可出现所谓的奇异点。通过解析计算和数值分析,我们发现,伴随着奇异点的出现,探测光的透射率和群速度延迟发生明显的变化,即在奇异点附近,不但探测光传输出现抑制和恢复现象,还可以实现快慢光的快速转变。（3）针对奇异点辅助的光磁力系统,研究了伴随电磁诱导透明过程而出现的力学冷却增强效应。通过解析计算和数值分析,我们发现相比于常规腔光磁力系统,在实验可行参数下,奇异点附近的声子冷却效率可以提高两倍。这些结果表明,把奇异点技术引入杂化量子系统,可以诱导出更多的新奇物理效应,有效增强杂化系统的各种性能,从而有希望给杂化量子系统的应用带来新的操控手段。
庞昆维[7]（2020）在《基于表面等离激元腔与激子强相互作用的理论研究》文中进行了进一步梳理表面等离激元作为金属中自由电子振荡和金属表面光场的混合模式,因其具备的近场特性使光场被局域在小于同频率光自由空间波长的范围内,这一亚波长特性使得其在纳米光学中有着重要地位。近些年来,表面等离激元与激子之间的强耦合,由于具备超小的模式体积和常温下可发生的特点,使其具备广泛的应用前景,成为了为广受关注的研究热点。已经有研究发现表面等离激元可以与J聚集体分子,染料分子,量子点等多种激子发生强耦合。在本文中,我们结合纯理论计算和FDTD数值仿真方法,对Kret schmann结构中所激发的等离激元与电介质层内J聚集体分子的强耦合现象进行了研究,具体研究内容如下:首先,我们在Kret schmann结构中激发表面等离激元的介质层使用了掺杂了 J聚集体分子的电介质,并通过计算和FDTD仿真得到其反射谱。通过反射谱中Rabi劈裂的出现,我们确定了其中强耦合现象的发生。为了研究该结构和J聚体分子介电常数洛伦兹模型中各个参数对于强耦合作用的影响,我们使用控制变量的方法对其进行研究,并总结了各参数对强耦合调控作用的规律。另外,我们进一步研究了 Goos-Hanchen位移在强耦合现象发生时的变化。通过仿真计算,我们发现其在Rabi劈裂的两峰值对应频率位置处最强,因为强耦合导致此处表面等离激元转化效率最高,证明了该线性位移与强耦合之间存在的关联,并在之后总结了各参数对其的影响。然后,我们基于Kretschmann结构上设计提出了一种5层结构,在介质层另一侧对称添加了与原来等厚度的金属层和棱镜层,构成了夹在两层棱镜中的银层-介质层-银层结构。入射光在一层金属-介质分界面上激发表面等离激元并与介质层中激子发生强耦合,在另一侧介质-金属分界面上去耦合转化为透射光。通过理论计算和FDTD仿真对该结构进行分析,我们获得反射谱和透射谱并均在其中观察到Rabi线形,证明强耦合的存在。由于透射光线由表面等离激元去耦合产生,我们发现结构中不同波长入射光产生的透射角度,与激发表面等离激元时的共振角度始终相等,并通过FDTD仿真验证了这一结果,因此透射光角度可由结构参数调控。通过对比不同耦合强度时的反射谱和透射谱,发现耦合变强Rabi劈裂越大,结构透射率和反射率均降低。在该结构中,我们可以通过控制结构和J聚体分子介电常数洛伦兹模型中各个参数的值,来对银-介质-银层结构中的强耦合现象进行调控,控制耦合强度和劈裂产生的波长位置,这使得我们所设计的结构在量子网络、光开光和等离激元传感等领域具备潜在应用。
刘键[8]（2019）在《凝聚态光力学系统在暗能量和暗物质的超灵敏探测与表面科学中的应用》文中研究说明腔光力学是微米光学腔和宏观力学相结合的产物,是一门快速发展的物理交叉领域学科,目前已成为国际研究的前沿热点课题之一。其中光学腔模与机械振子之间的相互作用是由光子的辐射压力实现的。随着纳米技术的不断进步,机械振子的尺寸已经达到微米甚至纳米尺度。最近等离子体腔与分子振子间的耦合成为热点,这意味着机械振子可以达到更小的级别。纳米机械振子通常具有较小的质量,较高的共振频率,较低的耗散,因此,光力学系统在高精度位移测量,质量探测等方面有着重要作用。相比于其他的人造微米器件,在真空光镊技术中,光悬浮纳米颗粒与环境没有机械接触,因此悬浮光力系统不具有其他机械振荡器的主要退相干源,具有极高的机械Q值以及极窄的光谱半宽。这为我们探测由暗物质,暗能量引起的微弱力学效应提供了可能。在本文中基于光力学方法,利用光悬浮技术,泵浦探测技术,我们提出了多种探测新奇物理现象的方案。其精度预测大大高于以往的理论和实验工作。并且我们提出利用等离子体增强技术实现分子力、质量的超精密测量,以及超低频率带振动模式探测方法。全文分为九章。在第二章中,我们提出在双光束调制下通过悬浮纳米振子与光腔的耦合实现纳米尺度引力梯度的测量方案。在非均匀力作用下探测谱上的增强尖峰将出现明显的移动。极高的振子Q值,显着地降低了非线性光谱尖峰的线宽(10-8Hz),直接导致了引力梯度测量中的超分辨率(10-20N/m)。测量精度的提高将为探测Yukawa模力和额外维时空中的Kaluza-Klein引力子等提供可靠的实验方案。在第三章中我们提出一个可行的方案利用光腔与悬浮纳米球间的光力耦合在凝聚态物质中探测千分之一电荷的存在。近年来在宏观凝聚态物质中寻找千分之一电荷的实现刚刚起步且尚未发现。结果表明如果千分之一电荷存在,探测光谱上将出现一个微小的频移。我们也设计了一个环状带电体用于梯度电场的生成,它可以有效地消除静电作用的干扰从而保证测量的高精度。由于探测光谱克尔峰具有极窄的半宽,微小频移可由该光学方法有效地探测。这一设计可以为探测暗物质以及带电中微子提供实验方法。我们在第四章中基于量子腔光机械方法提出利用探测光谱探测变色龙粒子的存在的两个方案。变色龙标量场模型是一种物质耦合的暗能量候选者。它具有屏蔽机制。相比于以往的测量方法,我们使用了静电屏蔽以及泵浦探测技术对微弱的频谱劈裂或者频谱位移进行测量,从而使实验精度得到提高。考虑到量子噪声极限,这一设计可以在超低气压条件下将实验精度提高2-3个数量级,相比于原子干涉仪。我们希望这一方法可以成为研究变色龙场以及暗能量相关理论的有力工具。目前,很多实验致力于探测大尺度额外维时空,范围包括从微米到太阳系。然而尚未发现直接的实验证据。在第五章中我们基于光力学原理提出在微米尺度探测4+2维时空存在的实验方案。我们证明当存在大尺度额外维时空时,在两个悬浮振子间的引力相互作用将导致光力学系统中的模式劈裂。利用泵浦探测技术可以读出这一极弱的频谱劈裂。文中利用量子耦合原理我们提出方案有效地降低了卡西米尔力耦合,并研究了静电力背景噪声。结果表明我们可以实现在低噪声下利用悬浮光力学方法探测大尺度额外维时空,而且该方案不需要iso技术。在第六章中我们利用腔光力学研究了双光驱动下以及表面等离子体中相互作用分子的耦合动力学行为。不同于传统的力-位移测量方法,基于探测光谱的共振频率移动或共振峰劈裂,我们提出了通过非线性光谱测量分子间范德瓦尔斯力强度以及相互作用能量的新方法。力的测量精度预计可以达到10-15N,这个精度比现今广泛运用的原子力显微镜提高了3-4个数量级。我们也发现两个具有相似化学构象以及相等共振频率的毗邻分子可以由透射光谱的尖峰劈裂来进行鉴别。基于这一耦合光力学系统,我们还设计了一个可调谐的范德瓦尔斯光开关方案。这些研究结果将为理解在分子-等离子体系统中的复杂动力学相互作用提供新的理论方法。在第七章中基于等离子体与悬置石墨烯的光力学耦合,我们提出了超低频率带拉曼模式探测方法以及单原子室温质谱仪,其测量精度可达到单原子级别。单原子落在石墨烯带表面时,其质量可以由探测光吸收谱上的频率移动决定。首先我们基于量子耦合提出利用泵浦探测技术将超低频段振动模式信号从强瑞利背景中提取出来。之后的研究结果显示,得益于等离子体增强和纳米石墨烯带的极低质量,该方案可以实现超窄带宽和超高灵敏度。同样得益于低噪声,该全光控质量传感器可以在室温下实现并达到极高的时间分辨率。在第八章中我们引入了短时间测量方案,目的在于消除由光力冷却诱导的机械衰退。悬浮在真空中的纳米颗粒具有极低的机械耗散,使其与热环境间强烈地解耦合。因此基态测量可以在光力冷却后的一个短取样之间条件下完成。该方案使得千分之一道尔顿的质量测量精度成为可能。这一质量分辨率容许我们对单原子,单分子的静止质量进行超精密测量。第九章是本文的主要结论和展望
易骏[9]（2019）在《等离激元纳腔中光与物质的相互作用：理论与光谱研究》文中进行了进一步梳理激发金属纳米结构的等离激元可以实现对光在纳米尺度的限域和操控。等离激元腔中深亚波长限域的光场因此可以与置于其中的发光体产生极强的相互作用,这为调控物质的光电性质,理解光与物质的相互作用并拓展其应用提供了新的方法。例如,等离激元可以通过增强局域光电场将分子光谱信号放大数个量级,从而催生了一系列的等离激元增强光谱学的发展,如表面增强拉曼光谱（Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS）,表面增强荧光光谱（Surface-enhanced Fluorescence,SEF）以及表面增强红外吸收光谱（Surface-enhanced infrared absorption,SEIRA）等。这些领域在近十年来都得到了迅猛发展并被广泛应用到表面分析以及纳米科学领域中。在以往的研究中,人们常聚焦于如何增强信号而忽略了这些源于等离激元与发光体相互作用所导致的独特行为。本论文中,我们将结合理论模拟与实验,致力于理解等离激元腔中光与物质相互作用及其独特的腔量子电动力学（Cavity quantum electrodynamics,CQED）性质,并揭开各类增强光谱中相互作用及现象之间的关联。主要做了如下的研究工作:1.建立了一套普适的耦合系统的理论框架。基于此,我们研究了从弱耦合到强耦合状态下的光谱响应。等离激元腔中光与物质的耦合将导致激发态本征能量发生扰动。能量在虚部的变化使得激发态自发辐射速率发生改变,这导致了表面增强拉曼散射（SERS）中的以及表面增强荧光（SEF）中的谱峰重塑现象。基于对SERS与SEF过程相似性的理解,我们提出了一套普适的方法用于矫正SERS中的重塑效应。这个结果可以为研究复杂的分子与界面的相互作用如表面选律,吸附构型等提供帮助。我们还发现耦合将造成本征能量实部的变化,这导致了激发态跃迁能量发生漂移而出现“兰姆位移”效应。我们在等离激元腔中观测到高达7 meV的单分子兰姆位移,并发现了能量位移与分子位置的关联性。这个研究结果为在纳米尺度上调控光与物质相互作用,以及检测单分子激发态的空间分布提供了新的方法。此外,我们也讨论了表面增强红外吸收（SEIRA）中等离激元与声子的Fano干涉,并系统地研究了能量匹配度,腔体弛豫速率,相互作用距离以及振荡强度对Fano干涉的影响。这项工作首次系统地研究了耦合强度对吸收光谱的影响,为可控的量子干涉提供了新的方案。2.通过非线性光谱以及共振拉曼光谱分别研究了激子-极化激元的激发态性质和声子散射过程。在强耦合状态下,光与物质杂化形成激子-极化激元（Exciton-polariton,EP）。由于内禀的杂化性质,EP可以将各种量子现象可维持参数范围扩大几个数量级,如实现室温超流及玻色-爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensation,BEC）。这些现象都关键性地依赖于EP的激发态性质及从激发态到基态的弛豫过程,然而一般的光学手段很难直接进入到EP激发态,亦很难观测到其弛豫过程。因此,目前对EP激发态以及弛豫中涉及的暗态过程的物理图像理解仍模糊不清。我们的工作借助了二维材料中独特的能谷自由度,并将其作为一个量子标记引入到EP的研究中。通过非线性的双光子荧光光谱和二次谐波光谱我们首次揭示了单层二维半导体中EP的激发态,包括光学跃迁禁阻的2p态和热力学不稳定的UP态。通过激子-极化激元共振的拉曼光谱,我们发现电-声子耦合亦呈现出了 EP相关的杂化性质,比如与能谷的关联性以及非线性的受激散射等,这揭示了 EP弛豫过程中存在相干的暗过程。我们的发现帮助理解了二维材料EP中的超快弛豫过程,并走出了全面描绘EP量子态物理图像的第一步,也为探索CQED系统中的复杂物理机制提供了一种通用的方法。3.探索了等离激元与物质的光力和光热相互作用。等离激元腔内限域的光场可以产生足以克服热涨落的光捕获势阱。基于此,我们发展了等离激元单分子光镊技术并证明其可以用于室温下直接捕获与释放溶液中的单个分子。我们发现等离激元腔中存在的表面粗糙是构建单分子捕获势阱的关键之一。这个工作首次将光镊对物体的操控尺度拓展到单个分子水平,且可被广泛应用到纳米科学的其他相关应用中。此外,我们还证明等离激元纳米粒子可作为纳米尺度限域的热源实现对局域热过程的调控,从而应用到纳米热催化领域中。这为表面等离激元化学及太阳能转换提供了新的可能性。
杨松[10]（2018）在《超小模体积光学微腔研究》文中研究表明由于科技的发展与器件制作工艺的进步,用于信息处理的单元器件的尺寸已逐渐趋近于原子尺度量级。纳米尺度下,无法避免的量子效应将使经典的信息技术走到摩尔定律尽头。局域腔模场与量子系统相互作用的研究,已经成为量子信息科学与技术的重要领域之一。设计具有高品质因子（Q）或小模式体积（Vm）的光学微纳腔,在光通信和量子信息领域具有重要的应用。利用多层双曲超材料（HMM）所具有的独特的色散关系,可以实现微腔对光场的强烈局域。腔内激发的局域表面等离激元共振（LSPR）,可以实现超小的模式体积。本文基于双曲超材料的特性,对等离激元光腔的品质因子、模式体积等光学性质进行了探讨。本文主要内容如下:1.介绍了表面等离激元的定义及分类,并基于麦克斯韦方程组,计算了表面等离激元在双层结构和三层结构中的电磁场分布。利用时域有限差分法求解麦克斯韦方程组,并介绍求得稳定解的条件以及所使用的仿真计算软件FDTD solutions;2.介绍超材料的定义,并依据不同的色散关系,将超材料分为I型和Ⅱ型。介绍实现超材料的两种方法:多层型和纳米线阵列型,并介绍超材料在自发辐射增强中的应用;3.光学微腔的主要性质为品质因子,模式体积和普赛尔因子。通过介绍不同种类微腔的优缺点,展现超材料微腔的优良特性。4.选取银和氧化铝作为初始材料,利用FDTD solutions仿真软件,对多层型正方形微腔进行仿真,结果表明在可见光波段存在两个主共振,以此确定基本的仿真环境。讨论不同半径的正八边形光腔的透射谱,通过共振位置的场分布情况,确定主共振来源于LSPR。讨论半径不同的圆形光腔的透射谱,发现杂散共振的存在,说明多边形及圆中存在非LSPR的模式。5.简化模型,将多层超材料微腔确定为矩形。并分别改变x和y两个维度的腔长,发现共振波长可以随之改变,且沿偏振方向的腔长对结果影响更显着。通过计算微腔的模式体积,发现最小的模式体积为10-6λ3,并且品质因子与模式体积的比值（Q/Vm）可达107λ-3,这一结果达到同等方案的领先水平。此外,分别讨论不同金属填充率和相同面积的不同截面形状的微腔的透射谱,发现在改变这些参数时,对微腔共振位置影响较小。这说明微腔性能稳定,可允许实验中的微小误差。总之,利用双曲超材料的特殊性质,为可见光波段的超小模式体积的光学微腔研究,提供了一种新思路。
二、等离子体加载色散吸收对称介质光腔的量子理论（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、等离子体加载色散吸收对称介质光腔的量子理论（论文提纲范文）
（1）棱镜式激光陀螺光强调谐曲线线形调控技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 激光陀螺的研究现状 |
| 1.2.1 激光陀螺国内外发展现状 |
| 1.2.2 激光陀螺偏频技术国内外发展现状 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 1.4 研究工作的创新点 |
| 2 全反射棱镜式激光陀螺结构与工作原理 |
| 2.1 激光陀螺的特性研究 |
| 2.1.1 Sagnac效应 |
| 2.1.2 激光陀螺的基本结构 |
| 2.2 激光陀螺的闭锁阈值 |
| 2.2.1 闭锁效应 |
| 2.2.2 闭锁成因 |
| 2.2.3 解决闭锁效应的主要方法 |
| 2.3 激光陀螺的偏频方案 |
| 2.3.1 激光陀螺的偏频原理 |
| 2.3.2 激光陀螺偏频技术 |
| 2.3.3 激光陀螺不同偏频方案的优缺点 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 激光陀螺光强调谐曲线研究 |
| 3.1 电磁场理论 |
| 3.2 激光陀螺增益曲线 |
| 3.2.1 自洽方程组 |
| 3.2.2 等离子体色散函数 |
| 3.2.3 Lamb系数 |
| 3.3 激光陀螺光强调谐曲线 |
| 3.3.1 Ne的同位素 |
| 3.3.2 双同位素Ne的光强调谐曲线分析 |
| 3.3.3 不同压强下光强调谐曲线分析 |
| 3.3.4 不同压强下光强调谐曲线实验 |
| 3.4 双纵模自偏频激光陀螺实验 |
| 3.4.1 模态实时控制单元 |
| 3.4.2 模态实时检测单元 |
| 3.4.3 实验结果的分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 全反射棱镜式激光陀螺的限模技术 |
| 4.1 激光陀螺的环形谐振腔结构 |
| 4.2 激光陀螺谐振腔内的损耗 |
| 4.3 间隙耦合器的理论分析 |
| 4.4 光阑系统 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 全反射棱镜式激光陀螺的自偏频特性 |
| 5.1 激光陀螺的自偏频现象 |
| 5.2 激光陀螺的自偏频稳定条件 |
| 5.2.1 谐振腔与模式 |
| 5.2.2 稳频系统的工作原理 |
| 5.2.3 稳频系统结构 |
| 5.3 自偏频状态下的双纵模激光陀螺稳频 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（2）非线性光学效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超短超强激光研究进展中的非线性光学效应 |
| 1.1.1 光克尔效应 |
| 1.1.2 自相位调制效应 |
| 1.1.3 高次谐波 |
| 1.1.4 光参量放大 |
| 1.1.5 等离子体中的背向受激拉曼散射效应 |
| 1.2 飞秒超强激光的时间对比度与测量方式 |
| 1.2.1 三阶相关仪 |
| 1.2.2 四阶相关仪 |
| 1.3 基于非线性效应的时间对比度提升方法 |
| 1.3.1 非线性椭圆偏振旋转 |
| 1.3.2 交叉偏振波 |
| 1.3.3 自衍射 |
| 1.3.4 超短脉冲泵浦的光参量放大 |
| 1.4 本论文的研究意义与主要内容 |
| 第2章 基于光参量振荡的飞秒激光时间对比度提升研究 |
| 2.1 同步泵浦的光参量振荡器 |
| 2.1.1 二阶非线性效应 |
| 2.1.2 光参量振荡器及其时间对比度 |
| 2.2 光参量振荡器注入再生放大的实验设计 |
| 2.2.1 光参量振荡器设计 |
| 2.2.2 展宽器设计 |
| 2.2.3 再生放大器设计 |
| 2.2.4 压缩器设计 |
| 2.2.5 光谱相位精细补偿 |
| 2.3 实验结果与分析 |
| 2.4 多波长同步的高对比度飞秒激光系统 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 基于自衍射效应的飞秒超强激光时间对比度特性研究 |
| 3.1 自衍射效应的原理与模拟 |
| 3.1.1 简并四波混频过程——三阶非线性效应 |
| 3.1.2 自衍射效应的原理与特性 |
| 3.1.3 自衍射效应的模拟 |
| 3.2 自衍射效应的时间对比度提升实验研究 |
| 3.2.1 实验设计 |
| 3.2.2 实验结果 |
| 3.2.3 自衍射光能量与光谱优化 |
| 3.3 自衍射信号光角色散的补偿 |
| 3.3.1 Martinez展宽器中的角色散 |
| 3.3.2 展宽器设计与角色散补偿结果 |
| 3.4 后续放大系统 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 等离子体中的受激拉曼散射效应 |
| 4.1 等离子体的基本特性 |
| 4.1.1 等离子体密度与温度 |
| 4.1.2 等离子体的空间尺寸 |
| 4.1.3 等离子体振荡 |
| 4.2 基于电子等离子体振荡的三阶非线性效应 |
| 4.2.1 等离子体中电子在光电场驱动下的运动方程 |
| 4.2.2 单色光场下等离子体的三阶非线性响应及其物理含义 |
| 4.2.3 电子等离子体振荡对双色场的三阶非线性响应 |
| 4.3 等离子体中的受激拉曼散射 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 等离子体中背向受激拉曼散射效应的实验研究 |
| 5.1 等离子体背向受激拉曼散射实验设计理念 |
| 5.2 驱动激光系统与实验系统 |
| 5.2.1 驱动激光系统 |
| 5.2.2 实验腔室 |
| 5.2.3 气体靶 |
| 5.3 实验过程观测系统 |
| 5.3.1 角色散观测 |
| 5.3.2 焦点光斑观测 |
| 5.3.3 等离子体密度观测 |
| 5.4 初步实验结果 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文内容总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 自衍射效应模拟程序代码 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）耦合双腔光力系统中的量子光学效应（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 背景介绍 |
| 1.2 腔光力系统及其研究进展 |
| 1.2.1 原子-腔光力系统 |
| 1.2.2 双腔光力系统 |
| 1.2.3 原子-双腔光力系统 |
| 1.2.4 四波混频效应 |
| 1.2.5 慢光效应 |
| 1.2.6 光学双稳效应 |
| 1.3 本论文的研究内容以及全文结构 |
| 第2章 耦合双腔光力系统中的四波混频效应 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 理论模型和计算方法 |
| 2.2.1 耦合双腔光力系统的理论模型 |
| 2.2.2 耦合双腔光力系统中四波混频的计算方法 |
| 2.3 四波混频效应的结果和讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 耦合双腔光力系统中的慢光效应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论模型和计算方法 |
| 3.2.1 理论模型 |
| 3.2.2 耦合双腔光力系统中慢光效应的计算方法 |
| 3.3 慢光效应的数值计算与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 耦合双腔光力系统中的光学双稳效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型和计算方法 |
| 4.2.1 理论模型 |
| 4.2.2 耦合双腔光力系统中光学双稳效应的计算方法 |
| 4.3 光学双稳效应的数值计算与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结 |
| 附录 海森堡-朗之万运动方程的求解过程 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）基于表面等离激元的光力性质及与量子体系的强耦合的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪言 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 表面等离激元简介 |
| 1.2.1 表面等离激元的历史 |
| 1.2.2 表面等离激元的基本原理 |
| 1.2.3 表面等离激元的主要应用 |
| 1.3 表面等离激元光镊 |
| 1.3.1 远场光镊技术 |
| 1.3.2 表面等离激元光镊的力学效应 |
| 1.3.3 表面等离激元光镊发展 |
| 1.4 表面等离激元微纳结构与激子相互作用 |
| 1.4.1 激子简介 |
| 1.4.2 等离激元微纳结构与激子弱耦合 |
| 1.4.3 等离激元微纳结构与激子强耦合 |
| 1.5 本论文的主要内容 |
| 第二章 表面等离激元与激子耦合理论 |
| 2.1 耦合谐振子模型 |
| 2.2 表面等离激元与激子强耦合 |
| 2.2.1 强耦合经典理论描述 |
| 2.2.2 强耦合半量子理论描述 |
| 2.2.3 强耦合全量子描述 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于蓝失谐囚禁的等离激元微腔与单分子强耦合 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光学偶极阱 |
| 3.3 等离激元蓝失谐捕获系统与单分子强耦合相互作用 |
| 3.3.1 蓝失谐捕获系统结构设计 |
| 3.3.2 蓝失谐捕获系统对分子的捕获 |
| 3.3.3 蓝失谐捕获系统与分子强耦合相互作用 |
| 3.4 蓝失谐捕获系统中的手性破缺和手性恢复 |
| 3.4.1 结构计算理论模型 |
| 3.4.2 手性分子与线偏光相互作用 |
| 3.4.3 手性分子与圆偏光相互作用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 等离激元光镊中低激子数强光与物质相互作用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于自诱导反作用机制的表面等离激元光镊 |
| 4.2.1 自诱导反作用捕获机制 |
| 4.2.2 光镊结构设计 |
| 4.2.3 光镊结构捕获性能讨论 |
| 4.3 等离激元光镊与J聚体分子相互作用 |
| 4.3.1 等离激元光镊与J聚体分子强耦合过程分析 |
| 4.3.2 低激子数强光与物质相互作用 |
| 4.4 本章总结 |
| 第五章 在强耦合状态下的等离激元系统增强圆二色性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 手性表面等离激元结构常见类型 |
| 5.2.1 具有手性特征的金属纳米结构的手性响应 |
| 5.2.2 非手性纳米颗粒的组装的手性响应 |
| 5.2.3 手性分子诱导非手性金属纳米结构的手性响应 |
| 5.2.4 非手性金属纳米结构的手性响应 |
| 5.3 强耦合过程增强等离激元体系CD响应 |
| 5.3.1 手性分子与表面等离激元强耦合体系结构设计 |
| 5.3.2 单个手性分子的手性响应 |
| 5.3.3 强耦合增强手性光学响应 |
| 5.4 本章总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究内容和主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者攻读学位期间发表的学术论文 |
（5）自由电子激发金属中表面等离子体激元的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 金属表面等离子体激元的研究现状 |
| 1.2.1 表面等离子体激元的基本特性 |
| 1.2.2 表面等离子体激元的激发方式 |
| 1.2.2.1 光子激励的SPPs及其应用 |
| 1.2.2.2 自由电子激发的SPPs及其应用 |
| 1.3 本文的主要贡献与创新 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 表面等离子体激元研究的理论依据 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 金属的电导率和介电常数 |
| 2.3 电磁场亥姆霍兹方程的推导 |
| 2.4 纵向场法解析求解电磁场 |
| 2.5 匀速运动的点电荷源投射场计算 |
| 2.6 电磁场的数值仿真方法介绍 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 高电压电子平行激发的表面等离子体激元的色散特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高电压电子平行激发体材料产生表面等离子体激元的色散 |
| 3.2.1 仿真中激发的表面场与表面等离子体激元的关系分析 |
| 3.2.2 仿真色散与解析计算色散不一致的原因分析 |
| 3.3 高电压电子平行激励薄膜结构产生表面等离子体激元的色散 |
| 3.4 低局域因子区域SPPs的光子激发实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 表面等离子体激元与波导模式耦合的辐射增强研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 耦合结构的理论计算 |
| 4.3 耦合模式分析 |
| 4.4 耦合过程分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 表面等离子体激元对光栅中Smith-Purcell辐射的增强 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 PEC反射光栅中的Smith-Purcell辐射特性的分析 |
| 5.3 金基底PEC条带光栅的Smith-Purcell辐射 |
| 5.4 几种光栅结构中的SPPs和 LSP对 Smith-Purcell辐射的增强作用 |
| 5.4.1 金基底介质条带光栅中的Smith-Purcell辐射 |
| 5.4.2 PEC基底金条带光栅中的Smith-Purcell辐射 |
| 5.4.3 金反射光栅中的Smith-Purcell辐射 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（6）光磁力系统的电磁诱导透明及声子冷却（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 腔光力学简介 |
| 1.2 光力诱导透明现象 |
| 1.2.1 物理机制 |
| 1.2.2 潜在应用 |
| 1.3 腔光磁系统 |
| 1.3.1 腔光磁混合系统 |
| 1.3.2 腔光磁系统的非线性效应 |
| 1.3.3 腔光磁系统中的奇异点 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第二章 理论基础与解析方法 |
| 2.1 腔光力学理论基础 |
| 2.1.1 光的辐射压力 |
| 2.1.2 光力系统的动态反馈 |
| 2.2 光力诱导透明的计算 |
| 2.2.1 探测光的透射率 |
| 2.2.2 群速度延迟 |
| 第三章 选择性力学驱动的光力诱导放大 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型和计算 |
| 3.2.1 理论模型 |
| 3.2.2 解析计算探测光的透射率 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 探测光透射谱 |
| 3.3.2 群速度延迟 |
| 3.3.3 二阶边带透射率 |
| 3.4 系统的稳定性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 光磁力系统的电磁诱导透明 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型 |
| 4.2.1 非厄米光磁力系统中的奇异点 |
| 4.2.2 非厄米光磁力系统的电磁诱导透明 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 奇异点辅助的光传输 |
| 4.3.2 奇异点辅助的群速度延迟 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 光磁力系统中的声子冷却研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论模型与计算 |
| 5.2.1 速率方程与稳态声子数 |
| 5.2.2 磁致伸缩力涨落谱 |
| 5.3 结果与分析讨论 |
| 5.3.1 奇异点对涨落谱的影响 |
| 5.3.2 奇异点辅助的声子冷却 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间的论文目录与其它成果 |
（7）基于表面等离激元腔与激子强相互作用的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 表面等离激元相关理论简介 |
| 1.1.1 表面等离激元理论的研究历程 |
| 1.1.2 表面等离激元基本概述 |
| 1.1.3 表面等离激元的基本原理 |
| 1.1.4 表面等离激元的激发 |
| 1.2 论文主要研究内容和结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 表面等离等离激元与激子强耦合的理论和仿真方法 |
| 2.1 表面等离激元与激子的强耦合理论 |
| 2.1.1 强耦合理论的研究历程 |
| 2.1.2 强耦合理论概述 |
| 2.1.3 表面等离激元与激子强耦合 |
| 2.2 等离激元仿真方法 |
| 2.2.1 有限元法 |
| 2.2.2 时域有限差分法 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 Kretschmann结构中表面等离激元与J聚体分子强耦合现象的研究 |
| 3.1 Kretschmann结构中表面等离激元与J聚体分子强耦合效应调控研究 |
| 3.1.1 仿真模型与理论分析 |
| 3.1.2 仿真结果分析 |
| 3.2 Kretschmann结构中强耦合效应对Goos-Hanchen位移的影响 |
| 3.2.1 Goos-Hanchen位移相关理论及仿真模型 |
| 3.2.2 仿真结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 两层棱镜间银-J聚体分子-银结构中强耦合现象的研究 |
| 4.1 多层膜反射结构相关理论 |
| 4.1.1 多层膜反射原理 |
| 4.1.2 薄膜光学特征矩阵法 |
| 4.2 两层介质间银-J聚体分子-银结构中的强耦合现象研究 |
| 4.2.1 仿真模型及理论 |
| 4.2.2 仿真结果及分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（8）凝聚态光力学系统在暗能量和暗物质的超灵敏探测与表面科学中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 腔光力系统简介 |
| 1.2 光力学最新研究进展 |
| 1.2.1 光机械诱导透明 |
| 1.2.2 超灵敏量子测量 |
| 1.2.3 脉冲光力学 |
| 1.2.4 等离子体光力学 |
| 1.2.5 特异点腔光力学 |
| 1.3 悬浮颗粒系统简介 |
| 1.4 等离子体光力系统简介 |
| 1.5 基于光力学的暗能量,暗物质探测 |
| 参考文献 |
| 第二章 纳米重力梯度仪 |
| 2.1 理论模型 |
| 2.2 计算模拟 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 豪电荷探测 |
| 3.1 理论模型 |
| 3.2 测量 |
| 3.3 测量精度界限 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 变色龙暗能量探测 |
| 4.1 利用双悬浮颗粒间耦合参量暗能量方案 |
| 4.1.1 理论模型 |
| 4.1.2 预测测量界限 |
| 4.1.3 噪声及其控制 |
| 4.2 利用悬浮振子与电子单自旋耦合测量变色龙暗能量 |
| 4.2.1 理论模型 |
| 4.2.2 测量限制 |
| 4.2.3 噪声控制 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 大尺度额外维探测 |
| 5.1 理论模型 |
| 5.2 理论预测 |
| 5.3 静电力背景噪声 |
| 5.4 测量极限预测 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 等离子体双分子耦合动力学 |
| 6.1 理论模型 |
| 6.2 计算模拟 |
| 6.2.1 超分辨力谱 |
| 6.2.2 范德瓦尔斯开关 |
| 6.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第7章 石墨烯等离子体质谱仪 |
| 7.1 理论模型 |
| 7.2 超低频模式探测光谱 |
| 7.3 单原子分辨率光秤 |
| 7.4 系统噪声 |
| 7.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 光力学冷却与短期测量 |
| 8.1 测量方法 |
| 8.2 测量精度 |
| 8.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第九章 结论与展望 |
| 9.1 总结 |
| 9.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 攻读博士期间获得的奖励 |
（9）等离激元纳腔中光与物质的相互作用：理论与光谱研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光与物质的电磁相互作用 |
| 1.1.1 概论 |
| 1.1.2 弱耦合 |
| 1.1.3 强耦合 |
| 1.1.4 激子极化激元及其凝聚 |
| 1.2 光场的限域 |
| 1.2.1 光学微腔 |
| 1.2.2 等离激元纳腔 |
| 1.3 物质的激发 |
| 1.3.1 激子与声子 |
| 1.3.2 二维半导体材料的激子与声子 |
| 1.4 光谱 |
| 1.4.1 拉曼散射与表面增强拉曼散射 |
| 1.4.2 荧光与表面增强荧光 |
| 1.4.3 红外吸收与表面增强红外吸收 |
| 1.4.4 非线性光谱 |
| 1.5 本论文研究目的及主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 理论框架与实验方法 |
| 2.1 耦合系统的理论框架 |
| 2.2 计算方法与软件 |
| 2.2.1 拓展的Mie理论 |
| 2.2.2 有限元方法 |
| 2.3 样品制备 |
| 2.3.1 原子级平滑的金膜 |
| 2.3.2 等离激元纳腔与布拉格反射腔 |
| 2.3.3 二维材料的制备和转移 |
| 2.4 仪器与方法 |
| 2.4.1 光谱系统(Berkeley,US) |
| 2.4.2 K空间光谱 |
| 2.4.3 低温系统 |
| 参考文献 |
| 第三章 表面增强拉曼的谱峰重塑与表面增强荧光的兰姆位移 |
| 3.1 相互作用诱导拉曼谱峰重塑 |
| 3.2 表面增强拉曼的谱峰矫正 |
| 3.3 表面增强荧光 |
| 3.4 相互作用诱导的单分子兰姆位移 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 表面增强红外光谱的法诺干涉 |
| 4.1 声子与等离激元腔的耦合 |
| 4.2 模型分析 |
| 4.3 调控耦合强度 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 非线性光谱探测激子极化激元的激发态 |
| 5.1 激子极化激元的激发态 |
| 5.2 样品结构与非线性跃迁选律 |
| 5.3 探测激子极化激元的激发态 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 探测激子极化激元的声子散射 |
| 6.1 强耦合下激子极化子的声子散射 |
| 6.2 能谷关联的声子散射 |
| 6.3 激子极化激元诱导的受激声子散射 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 单分子表面等离激元光镊与局域热反应 |
| 7.1 等离激元的力效应与等离激元光镊 |
| 7.2 单分子的光捕获与操控实验 |
| 7.3 单分子光镊的理论分析 |
| 7.4 等离激元的热效应与局域加热 |
| 7.5 等离激元调控的局域热反应 |
| 7.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 总结与展望 |
| 在学期间发表论文 |
| 致谢 |
（10）超小模体积光学微腔研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 表面等离基元基本知识 |
| 1.1.1 表面等离激元的产生以及色散关系 |
| 1.1.2 金属介电常数 |
| 1.1.3 金属-电介质交界面上的表面等离激元 |
| 1.1.4 多层结构中的表面等离激元 |
| 1.1.5 局域表面等离激元共振 |
| 1.2 时域有限差分理论 |
| 1.3 本论文的主要内容 |
| 第二章 超材料及其应用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 双曲介质的定义和性质 |
| 2.3 双曲超材料的实现 |
| 2.3.1 多层结构 |
| 2.3.2 纳米线阵列 |
| 2.4 超材料在增强自发辐射中的应用 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 光学微纳腔简介 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光学性能参数 |
| 3.2.1 模式体积 |
| 3.2.2 品质因子 |
| 3.2.3 普赛尔因子 |
| 3.3 传统光学微腔及性质 |
| 3.3.1 电介质微腔 |
| 3.3.2 等离子微腔 |
| 3.4 超材料微腔 |
| 3.4.1 多层超材料矩形微腔 |
| 3.4.2 双曲超材料回音壁型微腔 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 可见光波段双曲超材料微腔探索 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 仿真设置 |
| 4.2.1 材料设置 |
| 4.2.2 原始尺寸设置 |
| 4.2.3 仿真参数设置 |
| 4.2.4 正方形微腔仿真 |
| 4.3 正多边形微腔仿真 |
| 4.3.1 仿真环境设置 |
| 4.3.2 正八边形仿真结果 |
| 4.4 圆形微腔仿真 |
| 4.4.1 仿真环境设置 |
| 4.4.2 圆形仿真结果 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 多层双曲超材料光学微纳腔的超小模式体积 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 仿真环境设置 |
| 5.2.1 光学微纳腔结构 |
| 5.2.2 仿真参数设置 |
| 5.3 仿真结果与讨论 |
| 5.3.1 原始矩形腔仿真 |
| 5.3.2 几何参数影响 |
| 5.3.3 其他因素影响 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
四、等离子体加载色散吸收对称介质光腔的量子理论（论文参考文献）
- [1]棱镜式激光陀螺光强调谐曲线线形调控技术研究[D]. 刘玉洁. 西安理工大学, 2021
- [2]非线性光学效应在飞秒超强激光时间对比度及光强提升中的应用研究[D]. 王羡之. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [3]耦合双腔光力系统中的量子光学效应[D]. 尚蕾. 太原理工大学, 2021(01)
- [4]基于表面等离激元的光力性质及与量子体系的强耦合的研究[D]. 邹云飞. 北京邮电大学, 2021(01)
- [5]自由电子激发金属中表面等离子体激元的理论与实验研究[D]. 胡灵犀. 电子科技大学, 2021(01)
- [6]光磁力系统的电磁诱导透明及声子冷却[D]. 卢天祥. 湖南师范大学, 2020(03)
- [7]基于表面等离激元腔与激子强相互作用的理论研究[D]. 庞昆维. 北京邮电大学, 2020(05)
- [8]凝聚态光力学系统在暗能量和暗物质的超灵敏探测与表面科学中的应用[D]. 刘键. 上海交通大学, 2019(06)
- [9]等离激元纳腔中光与物质的相互作用：理论与光谱研究[D]. 易骏. 厦门大学, 2019(07)
- [10]超小模体积光学微腔研究[D]. 杨松. 北京邮电大学, 2018(10)