1 国防科技大学 前沿交叉学科学院&新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
近年来，因为体现出诸多异常拓扑现象，外尔超材料一直备受关注。此前的研究表明外尔超材料的反射场具有偏振转换特性。然而，关于反射本征态的讨论却不够深入，原因在于入射电磁场与反射电磁场处于不同的态空间，给分析计算带来了诸多不便。文中从电场为极矢量、磁场为轴矢量的基本特性出发，通过引入镜像算符将入射态空间与反射态空间联系起来，最后对全反射界面的本征态进行了明确的定义。依据上述定义，笔者对外尔超材料的反射本征态进行了计算，结果显示：在入射电磁场为线性偏振的前提下，外尔超材料的反射本征态均为线性偏振态。反射本征态为线性偏振态，这一性质是由系统能量守恒与洛伦兹互易性共同保证的。经过进一步探讨发现，当动量空间的路径绕外尔点一圈时，本征态的电磁场方向旋转角度为90°。这也意味着如果电磁场要回到初始状态，动量空间的路径需绕外尔点4圈。这一现象的拓扑结构可以类比为四阶莫比乌斯环。此外，依据反射本征态为互相垂直的线性偏振态这一特性，笔者定义了旋转角度θ用以描述本征态朝向的变化规律。值得一提的是，这种计算方法不仅仅适用于外尔超材料，满足条件的全反射界面的反射本征态均可以依照上述定义与方法进行分析求解。
超材料 外尔点 本征态 线偏振 莫比乌斯环 metamaterial Weyl points eigenstate linear polarization Möbius strip 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230233
武汉大学 物理科学与技术学院,湖北 武汉 430072
本文用两格点的量子关联研究无序系统的多体局域化相变。利用精确对角化的数值方法计算了无规磁场下自旋-1/2海森堡链的相邻本征态的两格点量子失谐之差与量子纠缠之差。结果表明在遍历相,相邻本征态的两格点量子失谐之差随链长的增长而逐渐趋近于零;而在多体局域化相,随链长的增长仍保持相对较大的值,这是多体局域化本征态违背本征态热化假定的反映,因此,相邻本征态的两格点量子失谐之差是研究多体局域化相变的有效工具。同时,与相邻本征态的两格点量子纠缠之差相比,分析发现用有限系统的量子失谐研究多体局域化相变比量子纠缠更具有优势。
量子关联 无序系统 多体局域化相变 本征态热化假定 quantum correlation disordered system many-body localization phase transition eigenstate thermalization hypothesis
1 上海大学理学院物理系, 上海 200444
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
介绍了非近轴光束的表示理论，利用该表示理论很好地解决了非近轴光束的角动量问题，发现非近轴光束的总角动量可以严格地分解成自旋和轨道两部分，但是两者都依赖于由偏振椭圆度表征的光束的偏振状态。主要研究了柱矢量光束的角动量问题。给出了动量空间和位形空间中的柱矢量光束表达式和角动量算符表达式。通过分析两个空间中的角动量算符及柱矢量光束表达式，发现在这两种空间中，具有螺旋型相位的柱矢量光束是角动量算符沿着传播方向的分量的本征态，其本征值与偏振椭圆度无关，这为计算这类特殊光束的角动量提供了一种新方法。
物理光学 本征态 角动量算符 柱矢量光束
1 深圳大学 电子科学与技术学院 深圳市微纳光子信息技术重点实验室, 广东 深圳 518060
2 浙江大学 信息与电子工程系, 浙江 杭州 310027
偏振波动是谐振式光纤陀螺(R-FOG)的主要噪声之一, 它对信号检测精度具有重要影响。通过矩阵法得到了透过式R-FOG中由偏振波动引起的系统零漂与偏振噪声相关参数、环形谐振腔结构参数间的关系表达式。在一定的透过式R-FOG系统结构参数下, 对上述解析表达式进行了数值拟合, 通过估算可满足高精度透过式R-FOG系统对偏振相关参数的要求, 为偏振波动噪声的理论分析和R-FOG系统的实际搭建提供了理论基础。
集成光学 透过式谐振光纤陀螺 偏振波动 偏振本征态 零漂 guided wave optics transmission resonant fiber-optic gyro polarization-fluctuation eigenstate of polarization zero drift
1 内蒙古工业大学 理学院物理系, 内蒙古 呼和浩特010051
2 内蒙古大学 物理科学与技术学院, 内蒙古 呼和浩特010021
考虑自发与压电极化引起的内建电场, 自由电子-空穴气屏蔽效应和外加电场, 基于常微分数值计算, 自洽求解电子与空穴的薛定谔方程和泊松方程以获得基态能级。以典型的GaN/AlxGa1-xN纤锌矿氮化物应变量子阱为例, 通过数值求解, 得到电子与空穴的本征基态能和相应本征波函数。计算结果表明：沿量子阱生长方向所施加的外加电场将抵消阱中内建电场的作用, 阱结构的弯曲程度略显平缓, 使电子(空穴)本征波函数逆(顺)着外电场方向移动, 且均向阱中心移动, 波峰峰值增加, 隧穿几率减小;在固定外电场情况下, 电子与空穴基态能级随阱宽的增加而减小, 随掺杂组分的增加而增加, 表明外加电场对内建电场有所削弱以及量子限制作用对电子(空穴)基态能有显著的影响
定态薛定谔方程 电子-空穴气的屏蔽 内建电场 本征态 time-independent Schrdinger equation screening of electron-hole gas built-in electric field eigen-state
1 柳州师范高等专科学校物理与信息科学系, 广西 柳州 545003
2 西南交通大学量子光电信息实验室, 四川 成都 610031
利用 Fock 态表象下的 Wigner 函数表达式,重构了湮没算符k次幂本征态的 Wigner 函数,并依据 Wigner 函数在相空间的分布规律, 讨论了湮没算符k次幂本征态的非经典特性。数值结果表明:湮没算符k次幂本征态 Wigner 函数的分布与复参数α的取值有关; 湮没算符1次幂的本征态 (即相干态) 为准经典态 (其 Wigner 函数值总是非负的), 而湮没算符大于或等于2次幂的本征态则都具 有明显的非经典特性 (它们的 Wigner 函数均出现了负值)。
量子光学 湮没算符 本征态 Wigner函数 非经典特性 quantum optics annihilation operators eigenstates Wigner functions non-classical property
1 广州大学抗震中心, 广东 广州 510405
2 黑龙江大学物理科学与技术学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 哈尔滨工业大学 物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
4 广州大学城建学院, 广东 广州 510925
对一类光子消灭算符aN的正交归一本征态的迭加态的振幅k次方压缩特性进行研究，结果表明一类aN的正交归一本征态的迭加态的振幅k次方压缩特性明显地区别于aN的正交归一本征态k次方压缩。无论N取奇数还是偶数迭加态均存在振幅k(k=Nt或Nt/2)次方压缩，当位相差δ=2mπ/t(m为整数)时迭加态不存在振幅k次方压缩；当δ=π时，只有N和t同时为奇数才有可能存在k次方压缩；当δ=π/2时，对应t≠4m的不同取值迭加态存在k次方压缩；因而参量的位相对振幅的k次方压缩起着关键性的作用。
算符aN 正交归一本征态 迭加态 k次方压缩 operator aN orthonormalized eigenstate superposition state k th-power
1 通辽职业学院 生物化工系， 内蒙古 通辽028000
2 中国科学院半导体研究所 超晶格国家重点实验室， 北京100083
在5 K下，采用光致发光光谱和时间分辨光谱研究了不同单量子点的精细结构和对应发光光谱的偏振性、单激子/双激子发光光谱和相应发光动力学。给出InAs单量子点发光光谱所对应能级的精细结构及激子本征态的偏振特性。当精细结构能级劈裂为零时, 激子的本征态为简并的圆偏振态。而当精细结构能级劈裂大于零时,一般在几十到几百μeV,激子的本征态为非简并的线偏振态。相对于单激子发光寿命，激子-激子间的散射使单激子的复合发光寿命减小。
量子点精细结构光谱 激子本征态 激子发光寿命 QD fine-structure spectra exciton eigenstate exciton decay time
1 深圳大学电子科学与技术学院, 深圳市微纳光子信息技术重点实验室, 广东 深圳 518060
2 浙江大学信息与电子工程系, 浙江 杭州 310027
谐振式光纤陀螺(R-FOG)中, 偏振波动引起的检测信号漂移对陀螺系统的检测精度有重要影响。通过矩阵法, 分析系统中光纤耦合器不同偏振本征态(ESOPs)的耦合系数差异, 与所引起的系统零偏的关系, 得到其与两个偏振本征态耦合系数以及光纤环形谐振腔参数间的解析表达式。利用该解析表达式, 求解系统零偏为极值时, 耦合器不同偏振本征态的最佳耦合系数；该最佳耦合系数仅与光纤环形谐振腔的损耗参数有关。通过Matlab软件进行数值拟合, 得到不同偏振本征态耦合系数与系统零偏之间的关系曲线。从理论上建立耦合器耦合系数偏振相关引起的噪声模型。利用该理论模型, 对已报道的R-FOG开环实验系统中偏振波动引起的系统零偏进行了估算。
传感器 谐振式光纤陀螺 偏振本征态 偏振波动 零偏
