项目名称: 以倏逝场耦合的纳米结构中的波包传播

项目编号: No.11264030

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 刘念华

作者单位: 南昌大学

项目金额: 52万元

中文摘要: 倏逝场是场的振幅以指数形式随距离衰减的场,在量子隧道器件、半导体量子阱与超晶格、光波导等光电器件中有重要应用。本项目拟从粒子与场的相互作用的角度来探索形成倏逝场的物理起源。以现有的量子力学理论和电磁场理论为基础,建立粒子与场相互作用的耦合波方程,通过解析的方法和数值计算的方法求解方程,确定有倏逝场存在时体系所处的状态与传输特性。我们将在纳米尺度的介观结构中,突破现有的线性量子力学理论的框架,寻找能包含粒子与场耦合的非线性方程,探索性地引入一些新的概念和建立新的理论方法使之能在介观尺度下自洽地衔接经典理论与量子理论。在此基础上,设计一些通过倏逝场耦合的人工微结构,例如,半导体多量子阱结构、包含特异材料的光子晶体、能带受到调制的周期性石墨烯纳米条带等等,研究其中的电子输运和波包的传播,为制备高速响应、高灵敏度、高保真、低噪声、低耗散的光电器件奠定物理基础。

中文关键词: 倏逝场;人工周期性结构;多波导系统;光电耦合;耦合波传播

英文摘要: Evanescent field is a type of field that the amplitude decays exponentially with the distance. It has important application in electro-optics devices, such as quantum tunneling devices, semiconductor quantum wells and superlattices, optical waveguides, and so on. This project will explore the physical origin of the evanescent field from the angle of interaction of particles with fields. Based on the quantum mechanics theory and electromagnetic theory, we will establish the equations for coupled-waves. By solving the equations analytically and numerically, we determine the states of the systems and the properties of transmission when the evanescent field is present. We will attempt to break through the limit of the current quantum theory to search nonlinear equations which contain the couple of particles with fields in the mesoscopic structures of nanosizes, and introduce some new concepts and new theoretical methods such that they can consistently bridge the classical physics and quantum theory. Based on the theoretical study we will design microstructures in which the elements are coupled by the evanescent fields, such as semiconductor multi-quantum-well, photonic crystals containing metamaterials, modulated band-gap structures of graphene nanoribbons, and study the propagation of packet waves in the microstr

英文关键词: evanescent fields;artificial periodic structure;multi-wave-guide system;optic-electric couples;propagation of coulped waves

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