基于腔光力学系统的全光三极管的压缩特性

全光二极管和全光三极管是实现全光逻辑器件的基础.我们之前已经研究了基于腔量子电动力学的全光二极管的量子统计性质~([1]),讨论了在相干光和压缩光入射的情况下,通过二极管后输出光的压缩性质.这里将研究拓展到全光三极管,以基于腔光机械系统的全光三极管作为研究对象.这种全光三极管通过改变经典抽运光的强度可以对探测光的输出进行有效调控,并可实现光放大.本文具体讨论以压缩光以及相干光作为探测光,通过全光三极管后其输出光的压缩特性.研究结果表明,当探测光为相干光时,不论是否工作在光放大区域,输出光依然为相干光,没有被压缩.而当输入探测光为压缩光时,在全光三极管的光放大区域,输出光依然是压缩光,但压缩特性受到输入光压缩特性以及系统参数的调制.当输入探测压缩光的压缩角为0时,输出光的压缩参量S_1的最小值随输入探测光压缩系数r的增大而减小,最小值接近压缩极限-0.25.但当输入探测压缩光的压缩角改变时,其对输出光的压缩参量S_(1,2)影响很大,压缩性会消失.只有当压缩角θ为π的整数倍时,输出光的压缩性最好.这一结果在量子测量、弱信号检测等领域有着潜在的应用价值.     

基于压缩光的量子激光雷达技术（英文）

利用Wigner函数对真空态、单光子态、压缩态在相空间的噪声分布进行仿真,并系统分析了基于压缩光的量子相干激光雷达和压缩光注入式量子激光雷达.研究表明,相比经典激光雷达,较高压缩度有利于量子相干激光雷达探测信噪比的提升,理论上8dB的压缩度可以使信噪比提高6.25倍;而压缩光注入式量子激光雷达系统的空间分辨率主要取决于真空压缩光的压缩度和无噪声相敏放大系统的增益.由于压缩光对探测信噪比的提升作用,量子激光雷达在微弱信号探测和高分辨率成像领域具有显著优势.     

基于压缩光的量子激光雷达技术

利用Wigner函数对真空态、单光子态、压缩态在相空间的噪声分布进行仿真,并系统分析了基于压缩光的量子相干激光雷达和压缩光注入式量子激光雷达.研究表明,相比经典激光雷达,较高压缩度有利于量子相干激光雷达探测信噪比的提升,理论上8dB的压缩度可以使信噪比提高6.25倍;而压缩光注入式量子激光雷达系统的空间分辨率主要取决于真空压缩光的压缩度和无噪声相敏放大系统的增益.由于压缩光对探测信噪比的提升作用,量子激光雷达在微弱信号探测和高分辨率成像领域具有显著优势.     

色散缓变光纤中飞秒孤子压缩与稳定传输

运用数值方法研究了色散缓变光纤中飞秒基本孤子的传输特性，发现基本孤子脉冲不仅能被压缩，而且压缩光脉冲能保持脉宽不变转输即稳定传。光脉冲压缩过程中，发现三阶色散效应有较大的影响。适当地选取色散缓变光纤结构参数可能获得高质量的超短压缩光脉冲。对压缩光脉冲稳定伟机理探索表明，光纤二阶色散纵向变化率，三阶色散与喇曼自散射效应共同作用导致压缩光脉冲稳定传输。     

基于光子晶体光纤光脉冲压缩的理论研究

从理论上研究了单根光子晶体光纤的光脉冲压缩,利用较短的具有高非线性系数的光子晶体光纤可以实现较高质量的光脉冲压缩。针对单根光子晶体光纤压缩光脉冲的限制,提出了一种基于光子晶体光纤非线性环路镜中交叉相位调制效应的脉冲压缩方法。理论研究表明,这种脉冲压缩方式可以压缩自身功率较低的信号脉冲,相比于单根光子晶体光纤的方法,可以得到更高压缩质量的脉冲,通过合理选择控制光脉冲的参数,可以有效地抑制基座。     

1064 nm高功率明亮压缩态光场实验制备中的热透镜效应

本文通过理论和实验分析了1064 nm高功率明亮压缩态光场实验制备过程中,高功率种子光和泵浦光注入光学参量放大器引起的热透镜效应和模式失配。首先根据热透镜理论模型,定量分析了高功率种子光和泵浦光注入光学参量放大器时,周期极化磷酸氧钛钾晶体内部热透镜的等效焦距。然后根据高斯光束与光学谐振腔的模式匹配理论模型,理论分析了高功率种子光和泵浦光与光学参量放大器的模式失配量。最后在高功率明亮压缩态光场正常输出的工作状态下,重新优化种子光和泵浦光与光学参量放大器的模式匹配效率,在种子光功率为500 mW、泵浦光功率为145 mW的条件下,在分析频率3 MHz处,直接测得光功率为200μW、压缩度为-10.8 dB±0.2 dB的明亮压缩态光场。上述实验结果与有关文献测得的压缩度仅相差0.1 dB,表明在本文实验系统中,高功率种子光和泵浦光引起的热透镜效应对光学参量放大器输出明亮压缩态光场的压缩度基本没有影响。     

利用受激布里渊散射获得皮秒激光脉冲

 采用两级布里渊结构压缩8ns的Nd：YAG激光，研究了基频光和倍频光的受激布里渊散射（SBS）压缩过程。实验中采用四氯化碳作为SBS介质，经第一级双池SBS压缩后，获得了1.5ns左右的Stokes 脉冲；第二级采用单池SBS压缩，分别使用基频光和倍频光作为泵浦光，获得了最短为60ps 的Stokes脉冲。实验证明，在一定条件下，利用SBS压缩脉宽可以获得比介质的声子寿命更短的脉冲。     

非理想平衡零拍探测系统对实测压缩度的影响

在实际测量过程中由于各种条件的限制,如非理想的50…50分束器、本底光与信号光的干涉效率和探测器有限的共模抑制比,都将造成实际测量的结果不能如实反映压缩态的水平。基于平衡零拍探测(BHD)的理论背景,结合干涉效率对压缩度的影响,定量分析了非理想平衡零拍探测系统对测量压缩度的影响,构建了压缩度测量偏差、实际压缩度、50…50分束器的分束比、本底光与信号光的干涉效率和平衡零拍探测器的共模抑制比(CMRR)的关系。该分析结果对于量化压缩度的测量误差、估算压缩光产生系统的实际压缩度有重要意义。     

利用群速度匹配的级联二阶非线性实现超短激光脉冲压缩

提出了一种采用倾斜脉冲的级联二阶非线性来实现超短激光脉冲压缩的方法. 对基于单块BBO晶体中基频光与倍频光群速度匹配的级联二阶非线性的脉冲压缩方案进行了理论分析. 对比研究了群速度匹配与失配情况下利用级联二阶非线性进行脉冲压缩的效果, 并模拟分析了基频光与倍频光的位相失配量、非线性晶体长度、 基频光初始峰值光强和初始脉宽等因素对脉冲压缩效果的影响. 结果表明, 基频光与倍频光的群速度匹配将会大幅度改善压缩脉冲的时间波形和频谱分布. 通过对位相失配量、晶体长度、初始光强等参数的优化和选取可获得较理想的压缩效果. 采用倾斜脉冲的级联二阶非线性的脉宽压缩方法, 针对中心波长800 nm、脉宽100 fs, 峰值光强为50 GW/cm²的基频光脉冲, 采用25 mm厚BBO晶体, 当基频光与倍频光位相失配量Δk=60 mm^-1(对应失谐角1.98°), 晶体外部脉冲前沿倾斜角γ₀=74°时, 计算获得了质量较好的20 fs剩余基频光, 并同时产生了14 fs的倍频光. 关键词： 倾斜波 级联二阶非线性 群速度失配 脉冲压缩     

论Jsynes-Cummings模型中原子偶极压缩和光场压缩间的关联

通过考察单光子Jaynes-Cummings(J-C)模型和非简并双光子J-C模型中原子偶极压缩和光场压缩随时间演化的规律,研究了原子偶极压缩与光场压缩之间的关系,给出了处于偶极压缩状态的原子辐射压缩光的条件,并讨论了原子压缩分量与光场压缩分量之间相互转化的特征,指出了原子-光场间的双光子耦合系统比单光子耦合系统更有利于制备压缩程度深的压缩光.     

利用周期性极化KTP外腔谐振倍频过程实现明亮振幅压缩光

利用自制的单频连续Nd:YVO4激光器输出的1064 nm激光作为抽运源,通过周期性极化KTP晶体外腔倍频过程实现了倍频绿光的正交振幅压缩,并研究了绿光压缩度对抽运光功率的依赖关系,当抽运光功率为59 mW时,实验中观察到压缩度为0.6 dB(考虑到探测效率,实际压缩度为1.1 dB)的明亮绿光振幅压缩光,实验结果与理论预测基本一致。     

铷原子蒸汽中观测脉冲真空压缩态的建立

本论文提出并实验演示了一种系统由经典态进入到量子态演化过程的测量方法,对铷原子(87 Rb)蒸汽中,基于光偏振自旋转效应产生的脉冲真空压缩光的建立过程进行了研究,描述了脉冲光场从经典热态到真空压缩态的噪声涨落变化。脉冲真空压缩光的压缩度为-1.1dB。具体实验上,先采用平衡零拍探测方法测量了脉冲真空压缩光的正交分量,然后通过对正交分量做相位平均统计处理,得到了信号光场平均光子数随时间的变化分布,观测到75μs的压缩态建立时间。本文的实验方法为将来基于原子吸收线的短脉冲压缩光的产生打下实验基础,并为经典态和量子态的转换过程的研究提供一种可行的实验测量方案。     

利用周期性极化KTiOPO4晶体参量缩小过程产生明亮振幅压缩光

利用周期性极化KTiOPO₄晶体构成的连续准相位匹配简并光学参量缩小谐振腔， 获得了注入红外的明亮正交振幅压缩光.参量振荡阈值为35mW.当抽运光功率为20mW时，测得压缩度为223dB，特别是当抽运光功率为8mW时，测得压缩度为217dB. 关键词： 准相位匹配 简并光学参量放大器 明亮振幅压缩光     

论Jaynes—Cummings模型中原子偶极压缩和光场压缩间的关联

通过考察单光子Ｊａｙｎｅｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ（Ｊ－Ｃ）模型和非简并双光子Ｊ－Ｃ模型中原子偶极压缩和光场压缩随时间演化的规律，研究了原子偶极压缩与光场压缩之间的关系，给出了处于偶极压缩状态的原子辐射压缩光的条件，并讨论了原子压缩分量与光场压缩分量之间相互转化的特征，指出了原子－光场间的双光子耦合系统比单光子耦合系统更有利于制备压缩程度深的压缩光。     

新型全光纤高能量飞秒光脉冲源的数值模拟

数值模拟了自相似脉冲的产生与压缩,得到一种产生高能量飞秒光脉冲的新方法.结果表明:利用掺铒光纤对光脉冲进行自相似传输,可得到含线性频率啁啾的高能量自相似光脉冲;自相似光脉冲经过空芯光子带隙光纤的一级线性压缩和高非线性光纤的二级非线性压缩,可获得高峰值功率的飞秒光脉冲;压缩过程中存在最佳光纤长度;喇曼自频移和自陡效应对脉冲压缩产生不利影响.     

利用置于光腔中的非线性耦合器制备压缩和连续变量纠缠光

利用置于光腔中的非线性耦合器制备了压缩和连续变量纠缠光.通过特征函数方法解析求解了双模腔场满足的主方程.分析发现：在一定的条件下,此系统能产生稳定的双模压缩和连续变量纠缠光,且压缩和纠缠的强度与系统的耦合参量及腔场损耗系数密切相关.     

冲破量子极限——光压缩态

 近几年来,物理学最古老的分支之一--光光又有了新的突破,人们从实验上获得了光的一种量子态--压缩态光.读者可能会问,“光怎么能被压缩?”要解释什么叫压缩态光,还得从光的本性谈起.(一)光的量子涨落光是一种电磁波.在经典光学里,我们可以设想在空间某点光场随时间的周期性变化如图1(a)所示,其中纵坐标为电场强度,在任何时刻它的振幅和相位都是完全确定的.     

啁啾光脉冲的振幅调制和相位扰动对压缩光脉冲的影响

 通过采用分步傅里叶变换法求解非线性薛定谔方程,模拟了啁啾光脉冲有振幅调制和相位扰动下的自相位调制（SPM）对压缩光脉冲对比度和预脉冲宽度的影响。结果表明：啁啾光脉冲的振幅调制深度和相位扰动深度越大,则压缩后的光脉冲对比度越小;啁啾光脉冲的振幅调制周期和相位扰动周期越小,则压缩光脉冲的预脉冲宽度越大。     

基于半导体光放大器和非线性光纤环镜的光脉冲压缩器的设计模型和理论分析

提出了一个基于半导体光放大器和级联的非线性光纤环镜（NOLM）相结合的光脉冲压缩器的设计模型.数值研究结果表明：通过合理选取NOLM的长度，利用该模型可将皮秒光脉冲压缩为无基座飞秒光脉冲. 关键词： 半导体光放大器 非线性光纤环镜 光脉冲压缩     

啁啾光脉冲在正色散介质中的量子传输

用一种新提出的通用非线性光脉冲传输的量子理论，我们研究了具有啁啾的光脉冲在正色散克尔介质中传输时的压缩比变化情况，数值结果表明，正色散克尔介质中，光脉冲还是压缩态，但压缩和负色散克尔介质比起来弱一点，初始的负啁啾有利于压缩。