横向可分原子激光的传输

本文在含时量子系统传播子的ABCD形式理论的基础上．进一步讨论原子激光这种品质因子不守恒系统的传输。利用准连续的原子激光在传输过程中所满足薛定谔方程．并引入某一方向的束宽、发散角、曲率半径和品质因子等光束传输参量来表征横向势能满足x和y分量相互独立的原子激光的传输。如果某一方向上品质因子也守恒,就可以通过解析不同过程品质因子守恒的充要方程,找到原子激光在各过程中ABCD形式的传播子。本文讨论原子激光在从玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中穿出过程。在磁化捕获器打开情况下的传输,以及在自由空间的传输这三个满足横向势能可分且各横向品质因子守恒条件的过程中ABCD形式的传播子。本文还将所运用的方法和所得结果与Yann等人的方法和结果进行了比较。     

含时量子系统传播子的ABCD形式

将含时量子系统状态的演化看成物质波波束沿时间轴的传输,引入束宽、发散角、曲率半径、品质因子和束熵表征波束的传输.发现品质因子守恒的量子系统,其动量算子和位置算子呈线性演化,传播子可以表达成ABCD的形式,最小波包(品质因子为1)的形式不随时间改变.讨论了对常数势能系统和谐振子系统的应用 关键词： 物质波束 光束 谐振子     

原子间相互作用对V型三能级原子激光压缩性质的影响

研究了V型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体与双模压缩相干态光场相互作用系统中原子激光的两个正交分量的压缩性质,并与三型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体和双摸压缩相干态相互作用系中原子激光的压缩作了比较.结果表明:压缩相干态光场的初始压缩因子和凝聚体中原子间的相互作用强度对原子激光的两个正交分量的压缩有明显的影响,随光场压缩因子增大原子激光的压缩深度增加,而随原子间相互作用变强,对原子激光的正交分量的压缩的影响变浅.     

有效ABCD系统的衍射积分

利用光束传输的薛定谔形式理论，将ABCD定律推广到有效质量因子守恒的系统，得到了束宽，曲率半径和发散角的进化方程，对于束宽对轴坐标的二阶微分为常数的有效ABCD系统，利用海森伯图像得到了坐标和动量的非线性进化关系，并利用简单的迭代方法得到了相应的衍射积分公式。     

复数折射率介质中光束传输的Schro..dinger形式理论研究

将复数折射率介质的Helmholtz方程化为具有复数势能的Schredinger方程的形式,用进化算子的逆算子代替相应的共轭算子,定义了与实数折射率系统光束传输参数具有相似性质的力学量的复数平均值,证明复数光束质量因子守恒是复数ABCD定律成立的充要条件.利用推广的Heisenberg图象,从复数光束传输参数的进化方程得到了位置算子和动量算子的线性进化方程,进一步利用量子力学的表象和表示理论得到了一般复数ABCD系统的Huygens积分. 关键词： 复数折射率 Schrdinger方程 Heisenberg图象 ABCD定律     

原子间相互作用对双模原子激光压缩性质的影响

研究了由单模压缩相干态光场与Ξ型三能级原子玻色爱因斯坦凝聚体(BEC)相互作用系统中耦合输出的双模原子激光的压缩特性,重点讨论了玻色爱因斯坦凝聚体原子间相互作用对原子激光压缩性质的影响,并讨论了原子激光压缩对光场初始压缩因子的依赖关系。结果表明:由光场诱导的双模原子激光呈现周期性的压缩,原子间的相互作用和光场初始压缩因子对原子的压缩性质具有重要影响。原子间的相互作用影响原子激光压缩的振荡频率而不会影响其压缩深度,而初始光场的压缩因子则对原子激光压缩深度产生调制作用,且初始光场的压缩因子越大,则原子激光压缩的时间越短。     

原子间相互作用对原子激光压缩性质的影响

研究了原子间相互作用对光场与原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中耦合输出的相干原子束压缩性质的影响．结果表明：原子激光的两正交分量的涨落均可压缩，玻色-爱因斯坦凝聚体中原子间的相互作用不利于原子激光的压缩． 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 压缩相干态光场 压缩原子激光     

Kerr介质中压缩真空场与耦合双原子依赖强度耦合系统原子偶极压缩

研究了存在Kerr介质时依赖强度耦合单模压缩真空场与耦合双原子非共振相互作用系统中原子的偶极压缩,运用数值方法讨论了系统参数对原子偶极压缩的影响.结果表明:Kerr介质、失谐量、原子间相互作用、光场初始压缩因子和原子的初始状态对原子偶极压缩有较大的影响.     

复数折射率介质中光束传输的Schrdinger形式理论研究

将复数折射率介质的Helmholtz方程化为具有复数势能的Schr edinger方程的形式 ,用进化算子的逆算子代替相应的共轭算子 ,定义了与实数折射率系统光束传输参数具有相似性质的力学量的复数平均值 ,证明复数光束质量因子守恒是复数ABCD定律成立的充要条件 .利用推广的Heisenberg图象 ,从复数光束传输参数的进化方程得到了位置算子和动量算子的线性进化方程 ,进一步利用量子力学的表象和表示理论得到了一般复数ABCD系统的Huygens积分 .     

复数折射率介质中光束传输的Schrodinger形式理论研究

将复数折射率介质的Helmholtz方程化为具有复数势能的Schredinger方程的形式,用进化算子的逆算子代替相应的共轭算子,定义了与实数折射率系统光束传输参数具有相似性质的力学量的复数平均值,证明复数光束质量因子守恒是复数ABCD定律成立的充要条件.利用推广的Heisenberg图象,从复数光束传输参数的进化方程得到了位置算子和动量算子的线性进化方程,进一步利用量子力学的表象和表示理论得到了一般复数ABCD系统的Huygens积分.     

Definition and measurement of the beam propagation factor M2 for chromatic laser beams

The concept of the beam propagation factor M2 is extended for chromatic laser beams. The definition of the beam propagation factor can be generalized with the weighted effective wavelength. Using the new definition of factor M2, the propagation of chromatic beams can be analyzed by the beam propagation factor M2 as same as that of monochromatic beams. A simple method to measure the chromatic beam factor M2 is demonstrated. The chromatic factor M2 is found invariable while the laser beam propagates through the dispersion-free ABCD system.     

M~2-factor of high-power laser beams through a multi-apertured ABCD optical system

Based on the generalized truncated second-order moments, an approximate analytical formula of the beam propagation factor M~2 of high-power laser beams passing through the optical system with multiple hard-edged apertures is deduced. Numerical examples of the beams passing through an aperture-spatial filter are enclosed, and the influences of amplitude modulations(AMs) and phase fluctuations(PFs) on the beam propagation quality of high-power laser beams passing through the multi-apertured ABCD optical system are considered and discussed. It is shown that PFs are able to degrade the beam propagation quality of laser beams more than AMs when the high-power laser beams passing through the aperture-spatial filter, furthermore, one or two aperture-lens optical systems configured appropriate aperture parameters are both able to upgrade the beam propagation quality of high-power laser beams. The M~2 factor of Gaussian beam passing through the multi-aperture optical system is a special case in this paper.     

Beam quality of a nonideal atom laser

We study the propagation of a noninteracting atom laser distorted by the strong lensing effect of the Bose-Einstein condensate (BEC) from which it is outcoupled. We observe a transverse structure containing caustics that vary with the density within the residing BEC. Using the WKB approximation, Fresnel-Kirchhoff integral formalism, and ABCD matrices, we are able to describe analytically the atom-laser propagation. This allows us to characterize the quality of the nonideal atom-laser beam by a generalized M2 factor defined in analogy to photon lasers. Finally we measure this quality factor for different lensing effects.     

激光谐振腔设计软件的算法研究与计算机实现

为使激光工作者可以方便地进行谐振腔诸如热透镜、容差等参量的优化分析与设计,研究了激光谐振腔设计软件的算法并在计算机上得到实现.使用ABCD矩阵方法分析激光光束的传输与变换.为使分析和设计更具有一般性和通用性便于计算机编程,考虑矩阵元素均为复数的情况,同时将光束质量因子M2和介质中的光束传输考虑在激光谐振腔模的传输变换当中,这样当矩阵元素虚部都为零,而M2=1和介质折射率为1时,就可以过渡到通常的基模高斯光束在空气中经实元件矩阵传输变换.并以此为基础使用VB在国内成功开发出具有稳定驻波腔、稳定行波腔、非稳驻波腔、非稳行波腔、相位共轭腔、光束传输变换等多种功能的可视化谐振腔软件.     

Nonlinear Effects in Quantum Dynamics of Atom Laser: Mean-Field Approach

Quantum dynamics and statistics of an atom laser with nonlinear binary interactions are investigated inthe framework of mean-field approximation. The linearized effective Hamiltonian of the system is accurately solvable.It is shown that, although the input radio frequency field is in an ordinary Glauber coherent state, the output matterwave will periodically exhibit quadrature squeezing effects purely originated from the nonlinear atom-atom collisions.     

矩阵理论在半导体激光器耦合中的应用

傍轴近似下的光学矩阵理论,可以简化光束传输计算过程,使光学系统设计更为方便。将ABCD变换矩阵方法引入到耦合光学系统的设计中,运用高斯光束的ABCD法则,详尽地给出了某一耦合方式下的半导体激光器耦合入单模光纤系统的设计;另一方面,对系统的耦合损耗与耦合距离的关系进行了理论计算,并把计算结果与最近的实验报道做了比较,它们基本相吻合,说明此方法是可行的、合理的。从整个设计及理论计算来看,ABCD矩阵方法减少了复杂的计算,从而简化了设计过程,与通常的衍射计算相比,它不失为一种方便、有效的方法,同时它对生产半导体激光耦合器也有实际指导意义。     

Nonlinear Effects in Quantum Dynamics of Atom Laser: Mean-Field Approach

Quantum dynamics and statistics of an atom laser with nonlinear binary interactions are investigated in the framework of mean-field approximation. The linearized effective Hamiltonian of the system is accurately solvable. It is shown that, although the input radio frequency field is in an ordinary Glauber coherent state, the output matter wave will periodically exhibit quadrature squeezing effects purely originated from the nonlinear atom-atom collisions.     

Study on the response characteristics of adaptive focusing system for flying optics

The ABCD law of parameter q for fundamental-mode Gaussian beam is deduced in this paper. The result shows that the changes of focal length and focal depth are not related to the orders of the Gaussian beam modes when focus lens moves along optical axis in a large range, indicating that the ABCD law of parameter q can be used for any order modes. A laser focusing setup is designed, and the response characteristics of oil pressure system therein are also studied.