固態(tài)光學(xué)微腔的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、量子計(jì)算是基于量子力學(xué)疊加性原理的一類新型的計(jì)算模型，它能夠解決一些經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法有效計(jì)算的算法問(wèn)題，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。最近十幾年內(nèi)，不斷有各種新的物理實(shí)現(xiàn)方案被提出來(lái)，其中基于腔量子電動(dòng)力學(xué)(QED)的物理實(shí)現(xiàn)方案被認(rèn)為是最有希望的一種實(shí)現(xiàn)手段之一，而高品質(zhì)因子的腔則是這一方案的關(guān)鍵技術(shù)。隨著微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)能夠制備出光波范圍的電介質(zhì)微腔。一類稱為耳語(yǔ)回廊(WG)模式的微腔擁有極高的品質(zhì)因數(shù)和小的模式體積，已經(jīng)被用于研究

2、光和物質(zhì)相互作用，實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)觀察到Purcell效應(yīng)和強(qiáng)耦合作用等許多腔量子電動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，這類基本現(xiàn)象的出現(xiàn)是實(shí)現(xiàn)量子門的最關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)?；赒ED實(shí)現(xiàn)量子門的技術(shù)難度相當(dāng)高，目前，制備高品質(zhì)因子的光學(xué)微腔本身就是一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)。 在參考了國(guó)際著名微腔研究組實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上，搭建了我們自己的固態(tài)光學(xué)微腔實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)?；谠撈脚_(tái)，已經(jīng)可以制備出大小品質(zhì)因數(shù)可控的高品質(zhì)因數(shù)微球腔，特別是完成了用于光學(xué)微腔耦合和測(cè)量的納米尺度的光纖錐及其測(cè)

3、量系統(tǒng)，并且掌握了在微球腔臨界耦合和品質(zhì)因子測(cè)量方面的基本技術(shù)。目前，這一技術(shù)已經(jīng)成為我們的低閾值微球腔激光器的主要輸出手段之一，為最終實(shí)現(xiàn)基于微腔QED的量子邏輯門在技術(shù)上鋪平了道路； 在主動(dòng)微腔的研究中，已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)上觀察到摻稀土離子光學(xué)腔模發(fā)光調(diào)制現(xiàn)象，即Purcell效應(yīng)。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果將微腔單光子源以及基于原子與腔強(qiáng)耦合的量子邏輯門研究向前進(jìn)推進(jìn)了一步； 在光學(xué)微腔本身光學(xué)性質(zhì)的研究方面，我們將光纖錐耦合器件引進(jìn)到

4、六邊形沸石晶體微腔模式的研究中，首次在實(shí)驗(yàn)上觀察到沸石晶體天然就存在類似微球腔的耳語(yǔ)回廊模式，證實(shí)了長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)于六角晶體存在WG模的理論預(yù)言，為光學(xué)微腔的模式理論提供了必要的對(duì)照。通過(guò)自己發(fā)明的寬帶光源光纖錐耦合測(cè)量透過(guò)譜技術(shù)，我們第一次直接觀測(cè)到沸石微腔多個(gè)六邊形耳語(yǔ)回廊模式分布的情況，證實(shí)了國(guó)外學(xué)者提出的理論預(yù)言，得到了國(guó)際上的認(rèn)可和好評(píng)。 到目前為止的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們的微腔實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有一定的通用性，以光纖錐耦合作為一種新