由于近期在光诱导的Feshbach共振等实验技术上的发展, 具有含时相互作用的量子气体的动力学问题引起了学界广泛的兴趣. 人们已经在这一类超冷原子系统中观察到了一系列诸如Farady图案和玻色焰火等新颖的动力学行为. 研究了具有周期性调节相互作用强度的谐振子势阱中的两原子动力学问题. 虽然Hamilton量的时间依赖性, 使系统的能量不再是一个守恒量, 但仍然可以利用随时间周期变化的Hamilton量的Floquet理论定义其准能量. 推导出了两体问题准能量的精确方程. 通过数值求解这些方程, 揭示了两体准能谱在不同驱动参数或频率下展现出的各种新颖的动力学行为.
研究了自旋依赖双层方形光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensates, BEC)的基态特征. 双层晶格间的相对扭曲角度和层间耦合强度是影响超冷原子密度分布的重要可调参数. 当光晶格的最低能带呈单阱色散时, 超冷原子在莫尔晶格(Moiré lattice)中的局域化受扭曲角度、层间耦合强度、原子数和晶格深度等的影响; 当光晶格的最低能带呈双阱色散时, 光晶格的扭曲可导致2个自旋态的反向扭曲, 随着层间耦合强度的增加, 2个扭曲的自旋态逐渐重合. 该研究工作有助于深入探索扭曲光晶格超冷原子中的新奇量子效应.
高次谐波产生(high-order harmonic generation, HHG)机制的研究, 主要集中在带间极化和带内电流, 以及由Berry曲率引起的反常电流机制上. 将强激光诱导完整电流分解为不同机制的贡献, 得到长期以来被忽视的混合项电流. 通过数值求解半导体Bloch方程 (semiconductor Bloch equation, SBE), 研究了不同机制产生高次谐波的峰值振幅和激光波长相关性, 探索了各电流机制之间的相干性. 研究发现, 无论是随着波长变化还是随着峰值振幅的变化, 混合项电流与带间极化电流诱导的高次谐波谱有着十分相似的变化规律, 以及极其接近的谐波强度; 同时发现Berry曲率诱导的反常谐波只能产生垂直于激光场偏振方向的偶次谐波, 且在波长和峰值强度变化过程中出现的极小值是反常谐波独有的特征. 通过分析不同机制之间的干涉作用, 发现带间极化谐波与带内谐波 (包括反常谐波) 在垂直偏振方向上发生了明显的相互干涉, 而混合项谐波与带内谐波的相干则微乎其微.
Gross-Pitaevskii方程广泛应用于玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensate, BEC)的动力学研究, 然而这个方程通常很难解析求解. 因此发展相应的高精度数值求解方法非常重要. 发展了结合算符劈裂法、Crank-Nicolson算法和四阶精度Numerov算法的高效求解Gross-Pitaevskii方程的新数值计算方法. 通过数值计算可以表明, 与传统的四阶精度的五点差分法相比, 所提出的算法具有高效和消耗内存小的优点.
提出了一种基于铌酸锂导模结构的高效光栅耦合器设计方案及其优化的光学激发配置. 利用有限时域差分算法对光栅耦合器的耦合效果进行了数值分析; 主要研究了光栅周期、光栅占空比、二氧化硅隔离层厚度, 以及入射光的偏振和角度对光栅耦合效率的影响; 对在共振波长和非共振波长处空间光传播电场图像进行了模拟. 理论仿真结果显示, 在光栅周期为650 nm、光栅占空比为0.3、刻蚀深度为130 nm时, 利用横磁(transverse magnetic, TM)偏振光沿光栅法线夹角17°方向入射, 可获得优化的光栅耦合效率 ~38%, 从而有效地将空间光耦合进入铌酸锂亚波长波导薄膜中, 这对铌酸锂微纳光栅耦合器的设计和性能应用有借鉴和参考价值.
基于损耗SU(2)和SU(1,1)干涉仪模型, 以干涉仪中的相位估值的为研究方向, 在理论上研究了与双参量相位估值相比, 进行单参量相位估值的时候存在的高估量子Fisher信息(quantum Fisher information, QFI)的一般表达式; 以相干态和压缩真空态输入为例, 数值分析了高估QFI随损耗系数或分束比的变化, 发现这时出现的高估QFI的消失和恢复现象是和分束比, 增益因子以及压缩振幅具有一定的关系. 通过调整分束比和损耗系数, 可获得最佳的灵敏度, 有利于在有损环境下进行量子精密测量.
中国综合性科技类核心期刊(北大核心)
