非对称微腔与少数个原子耦合系统的光场调控与全光三极管物理机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11864018
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    36.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2205.光量子物理和量子光学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Recently significant breakthroughs have been made in the study of optical manipulation within asymmetrical microcavity. Chaos-assisted broadband momentum transformation in optical microcavities highly enhances light-mater interaction. Here, we present a proposal of controlling strong light with weak light and all-optical transistor in the coupling system containing few two-/three- level atoms and a symmetrical microcavity to overcome some defects remaining in present optical transistors, such as dedicated complexity in scheme, strong-pumping induced instability and long responsive time, etc. This project will focus on such few-particles system to uncover the physical mechanism of controlling strong light with weak light by manipulating atomic saturation absorptive nonlinearity and many-photons coupling nonlinearity and their quantum effects. Combined the contributions of optical controlling by asymmetrical cavity and atomic distribution, we will present an all-optical transistor at atomic and photonic level. Atomic controlling strong light with weak light is superior to classical light-controlling-light under strong pumping, and such transistor is also superior to previous setups since high-quality optical resonator and delicate atomic energy structure are not necessary now. Our research will not only push us to the deep physical insight of interaction between single- / multi- photon(s) and single- / multi- atom(s) in theory, but also provide a theoretical direction and implementation scheme to realize such simple-structured all-optical transistor with low operation intensity and potential silicon-based integration. We also discuss some of the hurdles along the road towards practical implementations, and their possible solutions.
近年来非对称微腔光场调控研究取得了重大突破,混沌辅助的微腔耦合机制极大地提高了光与物质的相互作用。为此我们提出在非对称微腔与少数个二能级/三能级原子耦合系统中实现以弱光控制强光和全光三极管,解决当前全光三极管中结构庞大复杂、性能不稳定等问题。本项目将研究该少粒子系统中原子吸收饱和非线性与多光子耦合非线性及其量子效应调控方法,结合非对称微腔及原子排布对光场的调控,探究在原子系统中以弱光控制强光的物理机制,进而设计原子尺度、光子水平的全光三极管。原子尺度的以弱光控制强光和全光三极管优于宏观经典系统中的以强光控制弱光,也优于现有非经典系统的全光三极管,弱化了对高品质微腔和复杂能级结构等苛刻要求。该研究不仅在理论上有助于深入理解单光子/多光子与单原子/多原子的相互作用物理过程,而且在应用上将为实现这种结构非常简单、工作光强极低且具有潜在硅基可集成性的全光三极管提供理论指导和实现方案。

结项摘要

本课题研究了非对称微腔或光波导与少数个原子耦合系统中的光场调控和全光三极管物理机制,目的是为实现结构简单易于操控、工作光强低性能稳定的全光量子器件提供理论指导和实现方案。根据研究目标,我们按计划开展了研究工作。我们找到了耦合系统中实现光场调控和非线性调控的结构参数,如微腔及光波导泄漏率、原子自发辐射率、原子耦合强度等。随后将耦合系统设置成非对称模式,利用空间对称性破缺引起的非线性量子干涉实现了量子调控和全光三极管。我们还与山西大学张天才教授课题组合作,完成了利用非对称微腔调控原子非线性和光学双稳态的实验工作,验证了对称性破缺对量子场调控理论,理论预测与实验结果完全吻合。此外,我们还在非互易光量子传输和调控方面做了研究,取得了丰硕的成果。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Photon transport mediated by a trimer QED system with PT symmetry
具有 PT 对称性的三聚体 QED 系统介导的光子传输
  • DOI:
    10.1364/josab.445390
  • 发表时间:
    2022-04-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA B-OPTICAL PHYSICS
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Li,Haozhen;Zeng,Ran;Yang,Yaping
  • 通讯作者:
    Yang,Yaping
All-optical switch and transistor based on coherent light-controlled single two-level atom coupling with two nanowires
基于两根纳米线相干光控单二能级原子耦合的全光开关和晶体管
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/ab48f2
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Zhang Xin Qin;Xia Xiu Wen;Xu Jing Ping;Cheng Mu Tian;Yang Ya Ping
  • 通讯作者:
    Yang Ya Ping
Giant nonreciprocal unconventional photon blockade with a single atom in an asymmetric cavity
不对称腔中单个原子的巨大非互易非常规光子封锁
  • DOI:
    10.1103/physreva.104.063713
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Physical Review A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Xiuwen Xia;Xinqin Zhang;Jingping Xu;Haozhen Li;Zeyun Fu;Yaping Yang
  • 通讯作者:
    Yaping Yang
Manipulation of nonreciprocal unconventional photon blockade in a cavity-driven system composed of an asymmetrical cavity and two atoms with weak dipole-dipole interaction
由不对称腔和两个具有弱偶极-偶极相互作用的原子组成的腔驱动系统中非互易非常规光子封锁的操纵
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/ac523f
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Xinqin Zhang;Xiuwen Xia;Jingping Xu;Haozhen Li;Zeyun Fu;Yaping Yang
  • 通讯作者:
    Yaping Yang
Collective radiation of multi-atom in cavity under the external driving field
外驱动场下腔内多原子的集体辐射
  • DOI:
    10.1016/j.physleta.2021.127772
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Physics Letters, Section A: General, Atomic and Solid State Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Na;Jiang Hanwen;Xia Xiuwen;Zhu Chengjie;Xie Shuangyuan;Xu Jingping;Yang Yaping
  • 通讯作者:
    Yang Yaping

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其他文献

Bifurcation of nonlinear Floquet states in a periodically driven Bosendash;Einstein condensate
周期性驱动 Bose 中非线性 Floquet 态的分岔
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Physica B: Condensed Matter
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗小兵;文灵华;夏秀文;冷逢春
  • 通讯作者:
    冷逢春
含时磁共振系统的精确解和绝热近似解
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    大学物理
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张新琴;夏秀文;罗小兵
  • 通讯作者:
    罗小兵

其他文献

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夏秀文的其他基金

非对称耦合系统中反常光子阻塞效应与量子传输非对易性
  • 批准号:
    12164022
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    37 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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