微纳波导中非线性弱光孤子的存储与读取及其应用研究

基本信息
批准号:11704066
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:陈志明
学科分类:
依托单位:东华理工大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周琦,谢红强,李群,李洋
关键词:
空芯光子晶体光纤微纳波导光孤子存储与读取电磁感应透明
结项摘要

The quantum interference effect, induced by the interact of light and media, provides a powerful platform for quantum information. The group velocity of light can be decreased to zero via electromagnetically induced transparency, which makes it possible for light storage and retrieval in media. The nonlinear optical effect and quantum interference effect can be dramatically enhanced by the interact of light and media filled in the micro- and nano-waveguides, which has important applications in nonlinear optical information...In this project, we will investigate the storage and retrieval of the nonlinear optical solitons in hollow-core photonic crystal fiber (HC-PCF) filled with the coherent multi-level atomic ensembles. In the meantime, we will calculate the memory efficiency of optical solitons, and predict its potential applications. Firstly, we obtain the eigen mode of light which propagates in HC-PCF, and derive Maxwell-Bloch equations described the interact of light and media; Secondly, we derive the coupled nonlinear Schrodinger equations of the probe fields by the method of multiple scales, and obtain the formation and propagation condition of optical solitons; Thirdly, we demonstrate that light pulses can be stored and retrieved very stably through switching off and on a control field appropriately, and calculate the memory efficiency of optical solitons...The results here maybe provide a new theoretical foundation and technology method in the effective memory, transmission and processing of optical information, and have important applications in the field of quantum information network and technology, etc.

光与物质相互作用的量子相干效应为量子信息提供了强有力的研究平台。尤其是电磁感应透明效应使光的群速度可减小到零,这为在介质中实现光信息的存储和读取提供了理论可能。微纳波导中光与分子原子相互作用可增强非线性光学效应和量子干涉效应,在非线性光信息处理和传输方面有重要应用。..本项目主要提出在充有原子气体的空芯光子晶体光纤中研究光孤子的存储与读取,并计算存储效率,以及分析其潜在的应用价值。首先,数值分析光在波导中传播的本征模式,并导出描述光与物质相互作用的Maxwell-Bloch方程;然后,通过奇异摄动理论的多重尺度展开法,推导探测光包络所遵循的非线性薛定谔方程,分析波导增强的非线性效应和光孤子的形成与传播条件;再次,通过适当地关闭与开启控制光场,研究光孤子的存储与读取,并计算光孤子的存储效率。..该研究课题不仅可为光的操控提供新的理论思路,而且还可为实现光信息处理与传输提供新颖有效的技术手段。

项目摘要

光场调控、光存储与读取是光信息处理等领域的研究热点。本课题主要内容是相干原子介质中弱光孤子及其操控的研究。主要研究结果如下:1、通过数值模拟分析了空芯光子晶体光纤中光场的传播模式;2、在四能级Tripod型的相干原子介质中,通过调节系统参数,可使交叉克尔非线性效应压制自克尔非线性效应,研究了Thirring光孤子的形成与传播及其轨迹操控;3、利用交叉克尔非线性效应,在倒Y型原子系统中研究了高维光孤子的俘获效应及其轨迹操控;4、利用相向传播的远失谐Stark光场产生光晶格,从而研究带隙结构中的局域模式(包括基态模式和偶极模式)。.本课题所得的研究结果,不仅对于解释光与多能级量子体系的共振非线性光学效应,发展弱光非线性光学理论和高维光孤子理论有较重要的理论价值,而且对于精密光谱与精密测量、光与量子信息的处理与传输、弱光水平下的光操控器件(如全光开关)的设计等方面具有一定的理论指导意义和潜在的应用价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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