布氏角放置的双折射滤光片在腔内倍频中的作用

详细研究了双折射滤光片在宽带增益激光器腔内倍频中的作用以及双折射滤光片在腔内位置对倍频效率的影响。以钛宝石激光器为例,实验分析了不同厚度的双折射滤光片对基频光线宽和倍频效率的影响;以及腔内倍频中,热效应的来源、双折射滤光片对热诱导相位延迟的补偿、双折射滤光片在腔内的最佳位置。实验发现,双折射滤光片不仅可以压缩基频光线宽,还可以有效补偿腔内元件的热致双折射,减小腔内损耗,大幅度提高腔内倍频效率和激光的稳定性。     

远程控制原子的纠缠特性

考虑初始处于GHZ态的三个二能级原子,将其中两个原子同时注入处于真空态的单模腔中,并与光场发生共振相互作用的情况.利用全量子理论和采用数值计算方法,研究了腔内原子的纠缠性质.通过对是否进行腔外原子态选择性测量和腔外原子旋转操作情况下,腔内原子间的纠缠性质的比较,讨论了对腔外原子的旋转操作和测量对腔内原子间纠缠性质的影响.研究结果表明：若没有对腔外原子进行旋转操作,腔内两原子是分离的|若对腔外原子进行旋转操作和选择性测量,腔内两原子是纠缠的.另一方面,腔内两原子间的纠缠性质随旋转角的变化具有对称性,其对称轴为θ=π/2,可通过控制旋转角度的大小来控制腔内原子间的纠缠度.     

远程控制原子的纠缠特性

考虑初始处于GHZ态的三个二能级原子,将其中两个原子同时注入处于真空态的单模腔中,并与光场发生共振相互作用的情况.利用全量子理论和采用数值计算方法,研究了腔内原子的纠缠性质.通过对是否进行腔外原子态选择性测量和腔外原子旋转操作情况下,腔内原子间的纠缠性质的比较,讨论了对腔外原子的旋转操作和测量对腔内原子间纠缠性质的影响.研究结果表明:若没有对腔外原子进行旋转操作,腔内两原子是分离的;若对腔外原子进行旋转操作和选择性测量,腔内两原子是纠缠的.另一方面,腔内两原子间的纠缠性质随旋转角的变化具有对称性,其对称轴为θ=π/2,可通过控制旋转角度的大小来控制腔内原子间的纠缠度.     

激光光腔内光场空间相干性的演化

基于激光谐振腔的理想开腔模型及其在空间频率域的相干模式理论,通过数值模拟分析了光腔内光场空间相干性的演化规律.以强度均匀的非相干光束为例,考虑了一系列硬边光阑的衍射效应对腔内光场相干性演化的影响,再现了腔内光场空间相干性的演化过程.数值计算结果表明：空间相干性随光场在腔内振荡次数的增加逐渐趋于完全相干,但对不同的光腔参量(如腔镜结构和腔镜面度),空间相干性在腔内的演化规律有很大的区别.     

逻辑门操控腔内多光子过程中原子最大相干性恢复

考虑初始处于最大纠缠态的两全同二能级原子,将其中一个注入单模真空态腔场中发生多光子共振相互作用,而将腔外原子及腔场视为腔内原子的环境,研究通过操作腔外原子实现腔内原子最大相干性恢复调控.考察对腔外原子作Hadamard门操作及基态测量前后两种情况下,腔内原子约化密度矩阵非对角元时间演化曲线.结果表明:对腔外原子操作前,腔内原子总是处于混合态或经典态,相干性不能恢复;对腔外原子操作后,腔内原子密度矩阵非对角元呈现周期性演化,最大相干性可周期性恢复,而且最大相干性恢复周期随光子数目k增大而变小.通过利用腔场与原子之间的共振相互作用和原子之间的纠缠,可实现腔内原子相干性恢复远程控制,与单光之过程相比,多光子过程更有利于原子相干性的恢复.     

逻辑门操控腔内多光子过程中原子最大相干性恢复

考虑初始处于最大纠缠态的两全同二能级原子,将其中一个注入单模真空态腔场中发生多光子共振相互作用,将腔外原子及腔场视为腔内原子的环境,研究通过操作腔外原控制腔内原子最大相干性恢复。考察对腔外原子作Haddmard(H)逻辑门操作及基态测量前后,腔内原子约化密度矩阵非对角元时间演化曲线。结果表明：对腔外原子操作前,腔内任意 光子过程原子密度矩阵非对角元任意时刻都为零,总是处于混合态或经典态,相干性不能恢复。对腔外原子操作后,在光子数 过程中,腔内原子密度矩阵非对角元呈现周期为 的时间演化,在 时刻最大相干性恢复及态被制备。对于多光子（ ）的过程,腔内原子密度矩阵非对角元时间演化呈高频振荡,振幅呈非线性变化,最大相干性恢复周期变小、恢复次数增多。通过利用腔场与原子之间的共振相互作用和原子之间的纠缠,可实现腔内原子相干性恢复远程控制。与单光之过程相比,多光子过程更有利于原子相干性的恢复。     

BBO晶体在CPM非稳腔Nd：YAG激光器中的腔内倍频效应

本文报道用BBO晶体作为腔内倍频元件,在带抗共振环的对撞脉冲锁模非稳腔Nd:YAG激光器中实现腔内倍频激光输出,获得倍频能量转换效率为50.4%.理论和实验均证明了该激光器的BBO腔内倍频转换效率高于腔外倍频转换效率.     

耦合光学微腔的频率调谐过程分析

不同的频率失谐会在耦合光学微腔激发出不同的工作模式.以两个耦合光场的非线性薛定谔方程为理论模型,分别研究了失谐参量正调谐和负调谐过程中微腔内光场的变化.理论分析结果表明,在正失谐区域中,腔内光场可由多脉冲形式演变为亮孤子,但亮孤子存在范围较小,当失谐参量过大时,腔内光场会演化为直流分布.在负失谐区域,腔内可以形成较高功率"图灵环"形式的光场.当耦合微腔没有发生频率失谐,或者失谐参量接近0时,腔内只能形成混沌形式的光场分布.当耦合微腔内激发出光孤子后,通过选取合适的失谐参量和抽运功率,可在腔内维持稳定的亮孤子.此外还可通过继续调谐第一个微腔的失谐参量,将亮孤子转变为低功率的"图灵环".理论分析结果对耦合微腔的实验研究具有重要意义.     

间接驱动装置中柱形腔内激光束传输叠加特性研究

在惯性约束聚变装置中,激光集束在腔内的传输叠加特性对实现靶丸的有效压缩极为重要。为了更为深入地了解激光集束在腔内的传输叠加特性,针对典型的柱形腔结构及其光路排布,建立了真空腔内的光传输模型,数值模拟和讨论了多集束激光在腔内的传输叠加情况。考虑到激光束的交叉重叠会带来交叉光束能量转移、激光等离子体相互作用等问题,提出通过确定集束间相互分离的特征面位置,进而从偏振特性和热斑占比等方面对多集束激光在腔内的传输及叠加特性进行分析。结果表明,多集束激光在腔内传输时,内环集束和外环集束激光先分离,之后内环相邻集束之间和外环相邻集束之间各自分离。单端集束在腔内传输过程中,其均匀性从靶腔注入孔到腔壁的过程中呈现先变差后变好、再变差的趋势,而热斑的峰值强度随着离焦量的增加不断减小,热斑所占的面积则先增加后减小。此外,激光束在腔内传输时偏振度随腔内传输距离的大小并无明显变化。     

内腔多原子直接俘获的强耦合腔量子力学系统的构建

腔内中性原子的长时间控制与俘获一直是腔量子电动力学(QED)中的一个难题,极大地制约了人们相干操控单原子及其与光相互作用的研究.基于传统Fabry-Perot光学腔,设计了一套易于内腔原子操控的强耦合腔QED系统,其典型参数为:腔长3.5 mm精细度约为57000,(g0,κ,γ)=2π×(1.48,0.375,2.61)MHz,临界光子数和原子数分别为1.54和0.89.该系统的特点是:能够在腔内直接实现冷原子磁光阱,并建立腔内光学晶格,实现腔内可控数目的中性原子的长时间俘获.通过合理选择构建光学偶极阱和原子成像系统,可实现对腔内单个原子或原子阵列的操控、探测、成像等.该系统可以克服传统腔QED系统中转移原子的困难,大幅增加腔内原子的寿命,为构建以腔QED系统为基础的量子信息演示平台提供了一种可能.     

A degenerate three-level laser with a parametric amplifier

The aim of this paper is to study the squeezing and statistical properties of the light produced by a degenerate three-level laser whose cavity contains a degenerate parametric amplifier. In this quantum optical system the top and bottom levels of the three-level atoms injected into the laser cavity are coupled by the pump mode emerging from the parametric amplifier. For a linear gain coefficient of 100 and for a cavity damping constant of 0.8, the maximum intracavity squeezing is found at steady state and at threshold to be 93%.     

受驱动V型三能级激光的光子噪声压缩及其物理机制

应用Scully-Lamb理论研究受驱动V型三能级激光的光子噪声压缩及其物理机制.结果表明该系统可达到10%的腔内压缩和近20%的腔外压缩.尽管V型系统的噪声压缩程度远比Λ型系统(近50%的腔内和腔外压缩)低，V型系统具有与Λ型系统相同的噪声压缩机制. 关键词：     

Qauntum theory of two-photon absorption in a driven F-P cavity with the feedback of photon flux

Ｑａｕｎｔｕｍｔｈｅｏｒｙｏｆｔｗｏ－ｐｈｏｔｏｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎａｄｒｉｖｅｎＦ－ＰｃａｖｉｔｙｗｉｔｈｔｈｅｆｅｅｄｂａｃｋｏｆｐｈｏｔｏｎｆｌｕｘＬＩＵＪｉａｒｅｎ；ＷＡｄｅＹｕｚｈｕ（ＪｏｉｎｔＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＱｕａｎｔｕｍ...     

Enhanced continuous-variable entanglement by a pair of nonlinearly coupled waveguides

We seek to analyze a three-level cascade laser with a pair of nonlinearly coupled waveguides inside the cavity. Applying the pertinent master equation, we investigate the squeezing and entanglement properties intracavity produced by our system. It is shown that with the help of nonlinearly coupled waveguides highly squeezed as well as macroscopic entangled light with high intensity can be achieved. Supported by the Natural Science Youth Teacher Foundation of Xuzhou Institute of Technology (Grant No. XKY2007317)     

Detecting a single atom in a cavity using the χ(2) nonlinear medium

We propose a protocol for detecting a single atom in a cavity with the help of the χ⁽²⁾ nonlinear medium. When the χ⁽²⁾ nonlinear medium is driven by an external laser field, the cavity mode will be squeezed, and thus one can obtain an exponentially enhanced light-matter coupling. Such a strong coupling between the atom and the cavity field can significantly change the output photon flux, the quantum fluctuations, the quantum statistical property, and the photon number distributions of the cavity field. This provides practical strategies to determine the presence or absence of an atom in a cavity. The proposed protocol exhibits some advantages, such as controllable squeezing strength and exponential increase of atom-cavity coupling strength, which make the experimental phenomenon more obvious. We hope that this protocol can supplement the existing intracavity single-atom detection protocols and provide a promise for quantum sensing in different quantum systems.     

Squeezing in the degenerate parametric oscillator

Squeezing of the intracavity field in a degenerate parametric oscillator is calculated above threshold neglecting pump depletion. Arbitrary squeezing is in principle obtainable. We conclude that above threshold squeezing in the steady-state parametric oscillator is limited primarily by pump depletion rather than degradation by vacuum fluctuations at the mirrors. The squeezing predicted by the present calculation should be observable in an oscillator operated in a transient or pulsed mode     

多用非经典光场产生系统的实验研究

由α-切割KTP晶体组成的半整块非简并光学参量振荡腔，以倍频Nd:YAP激光器作抽运源，可在不同运转条件下获得两类非经典光场.低于振荡阈值，该系统输出最大压缩度为3.7dB的双模正交压缩真空态；高于阈值，产生强度差压缩度为7dB的量子相关孪生光子对.系统能在锁定状态下持续稳定运转半小时以上. 关键词：     

在两个耦合的量子点和腔QED系统中的双模激子的压缩性质(英文)

本文研究了在两个耦合的量子点和腔QED系统中的双模激子的压缩性质.讨论了不同的初始光场对双模激子的正常压缩与和压缩的影响.计算表明,当初始态光场制备在相干态时,双模激子既不存在正常压缩,也不存在和压缩,这说明双模激子振辐的两个正交分量具有相同的量子涨落;然而,当初始腔场处于压缩真空态时,无论是正常压缩还是和压缩,双模激子振辐的两个正交分量总有一个存在压缩.这意味着量子噪声能被有效的得到抑制.此外,两种情形下的最大压缩都由初始腔场的压缩因子r决定.经过比较,我们还发现双模激子的正常压缩比和压缩大.     

Spatial quantum noise in singly resonant second-harmonic generation

We study the spatial distribution of quantum noise in singly resonant second-harmonic generation. Calculations are performed below threshold for spatial modulational instability. For parameters for which the intracavity fields are modulationally stable the spatial spectrum shows maximum squeezing at k=0, whereas under conditions of modulational instability we find maximum squeezing at finite wave number |k|=k(c), where k(c) corresponds to the classical critical wave number.