量子点耦合微腔单光子源物理模型计算的开题报告.docx

量子点耦合微腔单光子源物理模型计算的开题报告
一、研究目的
单光子源是研究量子信息、量子计算、量子通信等领域的关键技术之一。量子点耦合微腔单光子源是一种比较理想的单光子源，具有高亮度、高单光子纯度等优点。本研究旨在建立量子点耦合微腔单光子源的物理模型，并利用数值计算方法得到该模型的一些基本特性。
二、研究内容
1.建立模型，推导微腔模式与自旋的耦合关系，计算微腔质量因子、共振频率等基本参数。
2.研究量子点激子与微腔模式之间的相互作用，进一步推导出微腔内的激子与自旋的耦合关系。
3.利用数值计算方法，计算单光子源的出射光谱，得到单光子发射的亮度、单光子纯度等量化指标。
4.研究量子点耦合微腔单光子源的阈值行为，得到激光阈值、泵浦功率与输出功率之间的关系。
5.基于模型计算，探讨影响单光子源性能的各种因素，包括微腔结构、共振频率、泵浦功率、温度等。
三、研究方法
1.建立量子点耦合微腔单光子源的物理模型。通过量子力学和经典场论的结合，推导微腔内的电磁场分布、自旋取向与激子跃迁之间的耦合关系。
2.采用数值计算方法，通过对微腔内的电磁场量子涨落进行仿真，计算微腔等基本参数，并计算单光子源的出射光谱。
3.利用微扰理论，求解量子点激子与微腔模式之间的相互作用能，推导微腔内的激子与自旋的耦合关系。
4.利用QC模拟各种微腔结构下的优化的光子模式。
四、预期成果
1.量子点耦合微腔单光子源的物理模型和算法。
2.得到微腔内的激子与自旋的耦合关系，计算微腔等基本参数，包括微腔质量因子、共振频率等。
3.计算单光子源的出射光谱，得到单光子发射的亮度、单光子纯度等量化指标。
4.探讨影响单光子源性能的各种因素，包括微腔结构、共振频率、泵浦功率、温度等。
5.研究量子点耦合微腔单光子源的阈值行为，得到激光阈值、泵浦功率与输出功率之间的关系。
五、论文结构
第一章绪论
1.1研究背景
1.2研究意义
1.3国内外研究现状
1.4本文主要内容
第二章量子点耦合微腔单光子源的物理模型
2.1建立微腔模型
2.2相互作用能求解
2.3激子自旋与微腔模式的耦合
2.4微腔参数计算
第三章计算单光子源的出射光谱
3.1仿真原理
3.2光谱计算
第四章性能优化研究
4.1微腔结构优化
4.2共振频率调控
4.3泵浦功率和温度要求
第五章阈值行为分析
5.1量子点耦合微腔单光子源的阈值行为
5.2激光阈值和泵浦功率之间的关系
第六章总结和展望
6.1总结
6.2研究展望
参考文献