[发明专利]一种测量双层石墨烯薄膜体系中声子-激子耦合强度的方法

权利要求书

1.一种测量双层石墨烯薄膜体系中声子-激子耦合强度的方法，其特征在于：包括以下步骤；1)用频率为ω_pu的强泵浦光E_pu和频率为ω_pr的弱探测光E_pr共同作用在双层石墨烯薄膜上，使得电子与振动模之间产生可调谐的参数耦合；

则该体系的四波混频信号可表示为：

C₅＝Γ₁+iδ

双层石墨烯薄膜体系等效为离散的被电子云修饰的二能级体系；在泵浦场频率ω_pu位置的自旋波近似下，体系的总哈密顿量可表示为：

表示声子能量的哈密顿量；表示电子-空穴对激子能量的哈密顿量；Σ_kg_k(σ₀₁d_k⁺+σ₁₀d_k)表示声子-激子的相互作用哈密顿量；表示泵浦光和探测光与声子的相互作用哈密顿量；

其中ω_n表示石墨烯的振动频率，Δ_n＝ω_n-ω_pu为离散两能级和泵浦场的频率失谐量，Δ_ex^k＝ω_ex^k-ω_pu是激子频率，d_k⁺和d_k分别表示激子的产生和湮没算符，g_k为G模声子-电子态的耦合强度，E_pu和E_pr分别表示为泵浦场和探测场的慢变波包振幅，μ为激子的电偶极矩，Ω_pu＝μE_pu/为泵浦场Rabi频率，δ＝ω_pr-ω_pu为探测-泵浦失谐量；定义p＝σ₀₁，∑_kg_kd_k＝Ξ^-，

利用海森堡运动方程和对易关系[σ_z,σ₀₁]＝-σ₀₁，[σ_z,σ₁₀]＝σ₁₀，[σ₁₀,σ₀₁]＝2σ_z＝w，可得到朗之万方程组：

其中Γ₁表示激子的弛豫速率，Γ₂为激子的退相速率，γ为电子-空穴激子驰豫速率，g为声子与激子在中心频率ω_ex的耦合强度；Δ_ex＝ω_ex-ω_pu；

近似处理：w(t)＝w₀+w₁e^-iδt+w_-1e^iδt,p(t)＝p₀+p₁e^-iδt+p_-1e^iδt,Ξ^-(t)＝Ξ₀+Ξ₁e^-iδt+Ξ_-1e^iδt；其中|w₀|＞＞|w₁|,|w_-1|、|p₀|＞＞|p₁|,|p_-1|、|Ξ₀|＞＞|Ξ₁|,|Ξ_-1|；将近似处理的方程代入方程(2-4)，得到反转粒子数w₀和参数p_-1的表达式：

2)将四波混频表达式进行数值化演算；调节激发波长、泵浦强度和泵浦-探测失谐量，从而得到四波混频信号随这些参量的动态演化图；在得到的双峰结构四波混频谱中，两峰的间距大小等于声子-激子耦合强度的2倍。

2.根据权利要求1所述的测量双层石墨烯薄膜体系中声子-激子耦合强度的方法，其特征在于：所述强泵浦光E_pu的泵浦强度Ω_pu²在0THz²到8.39THz²之间。