微纳米结构中单量子点的受激及单光子发射研究

量子点作为一种新型的发光材料，在生物学及量子信息学等领域中有着广泛的应用。以单量子点为载体，结合光子晶体等半导体微纳结构及金属表面等离子体微纳结构，研究其受激发射和单光子发射，既有广泛的应用前景又有基础的物理意义。这方面的研究已经引起了广泛的注意，是量子点研究领域的焦点之一。在本项目中，我们期望通过对一些特定物理量的深入调查，探索出与实验高度统一的适合单量子点受激及单光子发射的理论模型，在此基础上，我们将系统详细地调查各种物理参数对光源输出质量的影响，以求获得单量子点光源的清晰物理图像。另外，我们还将通过格林函数理论辅以时域有限差分法等设计一些新型的微纳结构以期获得高效、低噪、高耦合效率、高确定性的量子光源，同时，我们将利用本实验室在表面等离子体研究方面的传统优势，基于表面等离子体的微纳结构在实验方面开展一些初步探索性的工作。

量子点作为一种新型的发光材料，在生物学及量子信息学等领域有着广泛的应用。以单量子点为载体，结合光子晶体等半导体微纳结构及金属表面等离子体微纳结构，研究其受激发射和单光子发射，既有广泛的应用前景又有基础的物理意义,这方面的研究已经引起了广泛的注意，是量子点研究领域的焦点之一。在本项目中，我们通过对一些特定物理量的深入调查，给出了与实验统一的适合单量子点受激及单光子发射的理论模型并且详细地调查了各种物理参数对光源输出质量的影响；为了模拟任意环境下光与物质的量子相互作用，包括耗散的非均匀结构，我们通过二阶Born近似，引入了一个有效的主方程技术，该近似在弱的量子点等离子体耦合范围内非常精确， 利用该技术，探讨了一个相干驱动的量子点在金属纳米粒子的环境下的非相干发射谱；在偶极近似的情况下，探讨了两个发射子通过金属平板波导的间接相互作用。另外，我们还通过格林函数理论辅以时域有限差分法等设计了一些新型的微纳结构，实现了更大的自发辐射增强因子，更高的辐射效率以及更好的辐射单向性。