量子點(diǎn)耦合微腔單光子源物理模型計(jì)算的開題報(bào)告

量子點(diǎn)耦合微腔單光子源物理模型計(jì)算的開題報(bào)告一、研究目的單光子源是研究量子信息、量子計(jì)算、量子通信等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。量子點(diǎn)耦合微腔單光子源是一種比較理想的單光子源，具有高亮度、高單光子純度等優(yōu)點(diǎn)。本研究旨在建立量子點(diǎn)耦合微腔單光子源的物理模型，并利用數(shù)值計(jì)算方法得到該模型的一些基本特性。二、研究內(nèi)容1.建立模型，推導(dǎo)微腔模式與自旋的耦合關(guān)系，計(jì)算微腔質(zhì)量因子、共振頻率等基本參數(shù)。2.研究量子點(diǎn)激子與微腔模式之間的相互作用，進(jìn)一步推導(dǎo)出微腔內(nèi)的激子與自旋的耦合關(guān)系。3.利用數(shù)值計(jì)算方法，計(jì)算單光子源的出射光譜，得到單光子發(fā)射的亮度、單光子純度等量化指標(biāo)。4.研究量子點(diǎn)耦合微腔單光子源的閾值行為，得到激光閾值、泵浦功率與輸出功率之間的關(guān)系。5.基于模型計(jì)算，探討影響單光子源性能的各種因素，包括微腔結(jié)構(gòu)、共振頻率、泵浦功率、溫度等。三、研究方法1.建立量子點(diǎn)耦合微腔單光子源的物理模型。通過量子力學(xué)和經(jīng)典場論的結(jié)合，推導(dǎo)微腔內(nèi)的電磁場分布、自旋取向與激子躍遷之間的耦合關(guān)系。2.采用數(shù)值計(jì)算方法，通過對微腔內(nèi)的電磁場量子漲落進(jìn)行仿真，計(jì)算微腔等基本參數(shù)，并計(jì)算單光子源的出射光譜。3.利用微擾理論，求解量子點(diǎn)激子與微腔模式之間的相互作用能，推導(dǎo)微腔內(nèi)的激子與自旋的耦合關(guān)系。4.利用QC模擬各種微腔結(jié)構(gòu)下的優(yōu)化的光子模式。四、預(yù)期成果1.量子點(diǎn)耦合微腔單光子源的物理模型和算法。2.得到微腔內(nèi)的激子與自旋的耦合關(guān)系，計(jì)算微腔等基本參數(shù)，包括微腔質(zhì)量因子、共振頻率等。3.計(jì)算單光子源的出射光譜，得到單光子發(fā)射的亮度、單光子純度等量化指標(biāo)。4.探討影響單光子源性能的各種因素，包括微腔結(jié)構(gòu)、共振頻率、泵浦功率、溫度等。5.研究量子點(diǎn)耦合微腔單光子源的閾值行為，得到激光閾值、泵浦功率與輸出功率之間的關(guān)系。五、論文結(jié)構(gòu)第一章緒論1.1研究背景1.2研究意義1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.4本文主要內(nèi)容第二章量子點(diǎn)耦合微腔單光子源的物理模型2.1建立微腔模型2.2相互作用能求解2.3激子自旋與微腔模式的耦合2.4微腔參數(shù)計(jì)算第三章計(jì)算單光子源的出射光譜3.1仿真原理3.2光譜計(jì)算第四章性能優(yōu)化研究4.1微腔結(jié)構(gòu)優(yōu)化4.2共振頻率調(diào)控4.3泵浦功率和溫度要求第五章閾值行為分析5.1量子點(diǎn)耦合微腔單光子源的閾值