大面積面射型雷射的橫向模態空間混沌現象：類比研究量子混沌

面射型雷射（vertical-cavity surface-emitting lasers）自從1979年被K.Iga發明以來，由於其低閾值電流（threshold current）、單一縱模以及良好的光束品質（beam quality）等特性，至今已廣泛應用於光儲存、光通訊及光感測器等。研究上，面射型雷射有兩個獨特的議題，其一是雷射易受外在光微擾的影響，如光負迴饋（optical feedback）等，使光功率不穩定；其二是雷射的偏振態（polarized states）會隨操作電流或溫度而變，光場偏振態很不穩定，此兩點皆會使雷射的輸出光呈現隨時間混沌振盪訊號（timevarying chaotic signals），近二十年，由於光學混沌能應用於通訊工程中編碼與資訊加密，迄今，面射型雷射的光混沌現象仍被廣泛探究。有別於隨時變訊號的混沌現象，物理近代發展中，另一個重要的議題是量子混沌（quantum chaos），亦即是用量子理論研究古典混沌系統以了解量子及古典對應性（quantum-classical correspondence）。二維彈子球檯模型（two-dimensional billiards）是研究量子混沌的主要模型，這是因為二維彈子球檯在古典力學上，粒子運動軌跡的圖像容易理解，而在量子力學，粒子是束縛在二維無限高位能阱（2D infinite potential well），粒子的行為可由定態薛丁格方程式（stationary Schrödinger equation）分析。