39、阿哈罗诺夫 - 玻姆量子环在太赫兹领域的研究与应用

阿哈罗诺夫 - 玻姆量子环在太赫兹领域的研究与应用

1. 量子环 - 微腔系统发射光谱计算

在量子环 - 微腔（QR - MC）系统中，当考虑存在穿过量子环的磁通量 Φ 和横向电场 E 时，其发射光谱的研究具有重要意义。该系统相较于广泛研究的基于量子点的设置，在探索纳米结构系统中光与物质耦合的量子性质方面具有明显优势，系统参数可通过外部场更轻松地进行调节。

在应用的磁场和电场的所有可能组合中，有两种情况值得特别关注：
- 情况 (a)：Φ = 0，e ⊥E；
- 情况 (b)：Φ = Φ0/2，e ⊥E。

在这两种情况下，量子环状态之间的能隙 Δ 可通过横向电场的强度进行调节。根据相关公式可得，当 Φ = 0 时，Δ/εQR = 1 - 2β²；当 Φ = Φ0/2 时，Δ/εQR = 2β。这样，能隙 Δ 可以很容易地调整到与微腔模式的能量 ℏωMC 相匹配。

同时，当 Φ = 0 或 Φ = Φ0/2 时，QR - MC 耦合常数 G 强烈依赖于外部电场方向与微腔模式极化向量在量子环平面上投影之间的夹角 θ。若 e ⊥E，耦合常数 G 达到最大值；若 e ∥E，微腔模式和量子环则完全解耦。通过改变横向电场的方向，能够额外控制该系统的发射光谱。

为了研究该系统的发射光谱，选择将量子环嵌入高 Q 值太赫兹微腔中，并在弱非相干泵浦条件下进行研究。选择微腔的衰减率 γMC/G = 0.1，量子环的衰减率 γQR/G = 0.01，且量子环的衰减率远小于微腔的衰减率，这与大多数实验系统的情况相符。在所有计算中，选择 PMC/G = 0.005 或 PMC/G = 0.095，这些条件满足用于建模系统发射光谱的流形方法的适用性标