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采用改进拉格朗日方法求解激子-极化激元凝聚体中稳态结构的变分解
摘要： 激子-极化激元凝聚体是一种呈现自发相干性的新型系统，属于量子耗散系统范畴。通过数值模拟与解析方法可研究其静态与动力学特性。本文针对激子-极化激元系统发展了改进的拉格朗日方法，用于确定系统参数空间中的稳态结构及参数区间，并提出两种新型试探波函数形式。该方法首次成功应用于开放耗散型Gross-Pitaevskii方程描述的激子-极化激元系统。其中静态版拉格朗日方法可获取稳态结构的平衡形态，而含时版本适用于研究稳态附近的小振幅振荡。改进拉格朗日法预测的稳态结构轮廓与开放耗散Gross-Pitaevskii(dGP)方程数值解高度吻合，验证了试探波函数的准确性及方法有效性。该新方法深化了对耗散性激子-极化激元系统的认知，有助于探究增益与耗散效应对系统稳态结构的作用机制。
关键词： 耗散的、拉格朗日方法、试探波函数、激子-极化激元凝聚体、稳态结构
更新于2025-09-23 15:22:29
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通过耗散耦合凝聚体中的极限环产生微频梳
摘要： 自持振荡（极限环）是高维相空间非线性动力系统特有的基本现象，它能帮助理解自然、社会及工程系统中广泛的循环过程。我们发现约瑟夫森耦合破缺后，耦合极化激元腔中会形成极限环并产生频率梳发射。这种极限环与约瑟夫森耦合的破坏，均源于强极化激元间相互作用与腔耦合耗散效应的共同作用。由此产生的凝聚体非线性动力学特征表现为：两凝聚体间不对称的粒子数分布、非平庸的平均相位差，以及振幅和相位的周期性调制——后者体现为新等间距频率成分的相干发射。该发射光谱虽类似微频率梳，但其产生机制与现有频率梳存在本质差异，且能在远低于常规半导体激光阈值的功率输入下实现非共振激发。梳齿间距由相互作用强度与耦合强度决定，最高可调至太赫兹量级。本研究确立了耦合极化激元腔作为研究丰富非线性动力学现象的实验平台。
关键词： 耗散耦合、频率梳发射、极限环、非线性动力学、极化激元凝聚体
更新于2025-09-23 15:21:01
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激子-极化激元凝聚体中的弛豫振荡理论
摘要： 我们提供了非共振泵浦极化激元凝聚体中弛豫振荡的解析与数值描述。相关分析基于从开放耗散Gross-Pitaevskii模型推导出的耦合速率方程。通过研究相空间轨迹拓扑结构，可定性解释凝聚体密度的演化过程。我们采用不动点分析法对凝聚体动力学不同状态（包括快速稳定、慢速振荡和超短脉冲发射）进行分类。我们获得了弛豫振荡发生的解析条件，研究了连续与脉冲式凝聚体激发情况，并证明后者需要第二储能池的存在才能产生振荡。研究表明，在极化激元寿命相对较短的系统中应能观测到弛豫振荡现象。
关键词： 相空间、非共振泵浦、弛豫振荡、不动点分析、激子-极化激元凝聚体、Gross-Pitaevskii模型
更新于2025-09-09 09:28:46