一种基于精确求解光-物质耦合强度的低阈值激光发生器的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于精确求解光‑物质耦合强度的低阈值激光发生器的优化方法，属于激光发生器仿真领域。本申请包括：给定初始光腔几何参数，设定麦克斯韦‑薛定谔方程形式及势能项，边界条件和初值条件；根据需求确定规范，得到其下的方程形式，并利用亥姆霍兹分解将薛定谔方程分解成无旋部分和无散部分，且两部分同时为0；拆分薛定谔方程，代入原系统，并对得到的新方程进行全离散，使用P1协调元进行求解，并计算在不同范数下的各个变量的收敛阶；对得到的全离散格式进行求解，并计算出光‑物质耦合强度，通过迭代优化，在偶极矩收敛且耦合强度收敛时停止迭代，实现最大耦合强度，得到优化后的激光发生器。本申请提升了激光发生器的优化精准性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算数学领域，具体涉及一种基于精确求解光-物质耦合强度的低阈值激光发生器的优化方法。

技术介绍

1、麦克斯韦的电磁场理论在对于许多材料的光学性质研究中起到了重要作用，但随着研究的深入以及理论本身对于弱场的假设，使其无法很好应用到一些纳米尺度的光-物质相互作用的研究中。为了更好的描述此类研究，人们引入了概率电流密度的概念，将电磁场与量子系统耦合，从而提出了麦克斯韦-薛定谔系统，并将其作为刻画一些纳米光学系统的模型，而这一半经典模型可以描述在自洽场和外部电磁场中带电粒子的状态，以及半导体纳米结构中的电子运动。求解该模型的
技术介绍
涵盖了计算电磁学、量子力学、数值计算和多物理场耦合等多个领域，其核心挑战在于处理多尺度、高维和非线性问题，同时需要结合高性能计算技术。随着数值方法的不断进步，这一领域在量子光学、纳米光学等应用中展现出广阔前景，可以应用于光电探测器的设计，模拟超导量子电路以及量子点中电磁场与量子态的耦合以及对亚波长等离子天线设计中光吸收和散射特性的优化等。

2、对于麦克斯韦-薛定谔系统的求解通常使用有限差分时域法、有限元法、谱方本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于精确求解光-物质耦合强度的低阈值激光发生器的优化方法，其特征在于，包括下列步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中构建的麦克斯韦-薛定谔方程具体为：

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤3中，选定的规范为洛伦兹规范、时性规范或库伦规范。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤6中，光-物质的耦合强度为：

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤6中，当检测到当前得到的耦合强度低于期望值时，移动量子点位置至电场更强区域。

【技术特征摘要】

1.一种基于精确求解光-物质耦合强度的低阈值激光发生器的优化方法，其特征在于，包括下列步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中构建的麦克斯韦-薛定谔方程具体为：

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤3中，选定的规...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘战野，周冠宇，王子竹，任奕丞，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：