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我们知道,光在线性极性晶体中以极化声子的形式传播,极化声子是由一个光子和一个横光学声子构成的粒子。它的物理效应是经典的,不需要用量子力学考虑。但是,当相干光进入非线性极性晶体中它可以转化成一种新的非经典光,我们称之为超光。光子在具有极高非线性的极性晶体中能通过交换虚光学声子感应出一种有效的相互吸引作用。对于这种相互作用,相干态是不稳定的。与超光相对应的超导态是通过具有相反波矢和自旋的光子结合成对而形成的,我们称之为光超导态。本文所做的工作是研究克尔非线性光学谐振腔中非极化激元的压缩性质,从而验证非极化激元的存在,并研究了它的速度与能量密度的关系。全文的研究内容主要可分为三个部分:
第一部分介绍了超导理论及其进展。说明了超导体的基本性质,如零电阻现象、迈斯纳效应和同位素效应等;超导体的分类以及低温超导物理发展的几个里程碑。
第二部分概括讨论了光超导理论。光超导态有一些与电超导态不同的性质:
光超导态的激发光谱没有间隙而电超导态有间隙;光超导态是一个非平衡态而电超导态是一个平衡态;光超导态把电磁场禁闭在其内部而电超导态把电磁场排斥在外。它们也有如下的一些相似的性质:电流在电超导体中传播无衰减,与之相似,超光在超波导中无散射损耗;电超导态排斥磁场,行波超导态排斥涡旋场;
第ΙΙ类超导体中的磁通量是量子化的,驻波超导态中的环量是量子化的。
第三部分对克尔非线性光学谐振腔中的非极化激元作一些研究。我们研究了克尔非线性光学谐振腔中光子系统的一些特殊性质。其中的光子系统拥有一种新的准粒子—非极化激元。其速度与温度的关系已经被研究了,本文的方法是把其速度看作是能量密度的函数,研究速度与能量密度的关系,通过观察非极化激元的压缩性质,可验证非极化激元的存在。我们研究发现克尔非线性光学谐振腔中的转变能量密度比普通态的要大。