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系統識別號 U0026-2507201919373400
論文名稱(中文) 基於電磁誘發透明的雙 Λ 四波混頻全量子理論
論文名稱(英文) Full quantum theory of double-Λ four-wave mixing based on electromagnetically induced transparency
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 物理學系
系所名稱(英) Department of Physics
學年度 107
學期 2
出版年 108
研究生(中文) 李佳駿
研究生(英文) Jia-JuanLee
學號 L26064137
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 96頁
口試委員 指導教授-陳泳帆
口試委員-陳應誠
口試委員-管培辰
中文關鍵字 電磁波引發透明  糾纏雙光子對  四波混頻系統  量子轉頻器  量子態 
英文關鍵字 Electromagnetically induced transparency  Entangled photonpair  Four-wave mixing  Quantum frequency converter  Quantum state 
學科別分類
中文摘要 在本論文中,我們使用全量子模型來研究基於電磁誘發透明(EIT)的雙 Λ 四波 混頻(FWM)。在第一部分中,我們解釋了為什麼使用兩道雷射的基於 EIT 的 FWM 方案可以有效地產生關聯性光子對。基於全量子模型,我們計算了不同光學密度下 的雙光子產生率頻譜,並提供了物理的解釋。在第二部分中,我們發展了基於 Λ 四 波混頻的量子轉頻器全量子模型。在計算了光子規範算子的方差變量,我們發現如 果此四波混頻的轉換效率接近 100%,則轉換光子的量子態幾乎與輸入光子的量子態 相同。
英文摘要 In this thesis, we use a full quantum model to study double-Λ four-wave mixing (FWM) based on electromagnetically induced transparency (EIT). In the first part, we explained why an EIT-based FWM scheme using two lasers can efficiently generate correlated photon pairs. Based on the full quantum model, we calculated the biphoton generationratespectraatdifferentopticaldensitiesandprovidedaphysicalexplanation. In the second part, a full quantum model of a quantum frequency converter based on double-ΛFWMwasdeveloped. WecalculatedthevarianceofthephotoncanonicaloperatorandfoundthatiftheFWMconversionefficiencyapproaches100%,thequantum stateoftheconvertedphotonsarealmostthesameasthatoftheinputphotons.
論文目次 目錄
摘要 i
英文延伸摘要 ii
誌謝 ix
目錄 x
圖片 xii
第 1 章.緒論
1 1.1.簡介 ..............1
1.2.動機 ..............2
第 2 章.基本理論-半古典模型 3
2.1.二能階系統 ............3
2.1.1.二能階系統-簡介 .........3
2.1.2.二能階系統-系統描述 ........4
2.1.3.二能階系統-理論計算 ........7
2.2.電磁波引發透明 ...........10
2.2.1.電磁波引發透明-簡介 ........10
2.2.2.電磁波引發透明-系統描述 .......11
2.2.3.電磁波引發透明-理論計算 .......13
2.3.基於電磁波引發透明的四波混頻轉頻系統 ......15
2.3.1.四波混頻轉頻系統-簡介 .........15
2.3.2.四波混頻轉頻系統-系統描述 ........17
2.3.3.四波混頻轉頻系統-理論計算 ........20
第 3 章.全量子模型-光子對生成 28
3.1.簡介 ..............29
3.2.描述 ..............30
3.3.全量子模型 ............31
3.3.1.全量子模型-光子 .........31
3.3.2.全量子模型-原子 .........33
3.3.3.全量子模型-哈密頓算符 .........34
3.3.4.全量子四波混頻-海森堡-朗之萬方程 ......35
3.3.5.全量子四波混頻-馬克斯威爾-薛丁格方程 .....37
3.4.計算 ..............39
3.4.1.微擾項 ............40
3.4.2.計算馬克斯威爾-薛丁格方程 ........42
3.5.產生率的計算 ............44
3.6.化簡的方式與半古典的比較 ........46
3.7.產生率的討論 ............48
第 4 章.全量子模型-四波混頻-量子轉頻 53
4.1.四波混頻-全量子描述 ..........54
4.2.四波混頻-全量子計算 ..........56
4.2.1.全量子四波混頻-計算湮滅算符 .......56
4.2.2.全量子四波混頻-轉換效率 .......61
第 5 章.四波混頻轉頻系統的量子態判別 63
5.1.正則動量與正則位置的變異數 .........64
5.2.半高全寬的數學表達 ..........66
5.3.信號光與探測光的量子態關係 .........67
5.4.量子態判別 ............69
5.4.1.同調態 ............69
5.4.2.壓縮態 ............69
5.4.3.福克態 ............70
5.5.量子態的判別 (考慮拉比頻率的相位) .......71
5.5.1.同調態 ............72
5.5.2.福克態 ............73
5.5.3.壓縮態 ............74
5.6.量子態的討論 ............77
5.6.1.穩態假設 ...........77
5.6.2.福克態光子數的問題 ........77
第 6 章.結論與展望 78
參考文獻 80
.附錄 A 四波混頻產生雙光子系統補充 82
.零階期望值的解 ...........82
.四波混頻產生雙光子對中的係數值 ........83
.擴散常數矩陣 ............85
.對易關係的轉換 ...........86
.史提克光的 g2 計算 ...........88
.附錄 B 四波混頻轉頻系統補充 90
.海森堡萬之朗方程的解 ...........90
.四波混頻轉頻系統下的海森堡-朗之萬方程 ......91
.四波混頻轉頻系統的係數值 ..........92
.轉換效率的簡化過程 ..........93
.四波混頻轉頻系統-信號光與探測光的 g2 計算 ......96
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論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2020-09-01起公開。
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