周期量级超短脉冲驱动微纳固态系统的量子相干效应研究

人造微纳固态量子系统（如：半导体量子阱/量子点、微型腔等）的研究已经成为物理、信息、生物、医学等相关学科的交叉前沿课题，理论研究该量子系统中的载流子动力学过程及量子相干效应对实现新型微固量子器件的研发具有重要意义。当今超短脉冲激光技术的发展使得人们能够对微观量子系统中发生的超快动力学过程进行跟踪和描述。该项目研究周期量级超短脉冲驱动微纳固态量子系统的量子相干效应，如：相干布局反转、增强的非线性效应、孤子脉冲形成等，旨在理解和掌握超短脉冲与固态量子系统相互作用的物理机理以及半导体固态系统本身的性质和特点，为发展基于该量子系统的太赫兹信号源、光探测器、光调制器、高灵敏度超快光开关、高效光信息传输和相干操纵、高精度测量等新型微固量子器件的研发提供理论基础。

该项目研究基于周期量级超短脉冲与微纳固态量子系统相互作用的量子相干效应，旨在理解和掌握超短脉冲与固态量子系统相互作用的物理机理以及半导体固态系统本身的性质和特点。根据项目计划书中的要求，我们研究了半导体量子点固态系统中基于量子相干和干涉的四波混频效应、光的增益吸收性质以及增强的交叉相位调制效应；提出了一种少周期超短脉冲与物质相互作用的数值模拟方法；分析了置于光子带隙材料中的固态量子点发射器的自发辐射谱线分布及其可控性；讨论了置于两个单模光子晶体光腔中的两个氮空位中心间的量子纠缠和相应的动力学行为；研究了一个由光子晶体微腔、置于腔中的氮空位中心、以及光波导组成的混合光学系统中的光学双稳态和四波混频效应；在一个由调谐红外皮秒脉冲驱动的磁性石墨烯系统中研究了空间孤子和孤子对（探测场和四波混频场具有相同脉冲形状，形成匹配孤子对）的形成及控制。