双共振激发多光子电离过程中电离光电子谱的量子相干调制

利用缀饰态和微扰理论,研究了双共振激发多光子电离过程中电离光电子谱的量子相干特性,讨论了强场作用下激发脉冲的面积和脉冲间的延迟对多光子电离光电子谱的影响.结果表明,脉冲面积和脉冲间的延迟对电离光电子谱有明显的调制作用.当第一个脉冲的面积和脉冲间的延迟选取合适时,实现了多光子电离光电子谱Autler-Townes分裂以及电离光电子谱中干涉条纹的控制,并且利用这一量子相干控制实现了粒子在两个缀饰态之间的选择性布居;第二个脉冲面积的变化不影响两个缀饰态上的粒子布居几率,但对电离光电子谱有着明显的调制作用.     

基于旋转相干光谱的整形飞秒激光转动动力学调控

我们实验上发展了基于飞秒激光旋转相干光谱的整形飞秒激光转动动力学调控方法，通过脉冲整形技术调控激发脉冲的光谱相位，从而实现对飞秒激光作用下转动态相干激发过程中复原信号及转动布居数的调控. 研究了飞秒激光旋转相干光谱对激光频谱相位的响应机制，突出了飞秒激光频谱相位在气相分子转动态相干激发中的重要作用. 为飞秒激光作用下生物大分子和团簇鉴别及结构探测研究提供了新的参考.     

罗丹明B溶液中双光子荧光的相干控制

本文利用飞秒激光频谱相位整形技术和偏振调制技术,对罗丹明B溶液中双光子荧光的相干控制进行了研究。通过对飞秒激光脉冲进行π相位扫描和余弦相位调制,实现了罗丹明B溶液中双光子荧光的相干控制,荧光强度能够被有效操控。经过理论模拟与分析,证实罗丹明B溶液中双光子荧光强度的变化由双光子跃迁过程中不同量子路径之间的干涉相长和干涉相消引起的。对激光脉冲进行偏振调制的实验,罗丹明B溶液中双光子荧光强度呈现出周期性变化;经过理论模拟计算,发现这种变化是受激光偏振的影响产生的。     

相干瞬态的量子干涉效应和Berry相位

利用解析方法描述了相干瞬态量子体系中不同类型的量子干涉效应,分别讨论了光学干涉与量子干涉所起的作用,分析了在时域对称光场作用下,几何相位在量子干涉效应中所扮演的角色,从理论上证明了通过适当改变抽运场脉冲面积,可实现对几何相位的测量. 同时研究也发现利用啁啾抽运场可以实现对量子干涉效应的有效控制. 关键词： 相干瞬态 量子干涉 几何相位 啁啾脉冲     

基于瞬态光栅频率分辨光学开关装置的阿秒延时相位控制

操控多路激光脉冲之间的相对延时（相对相位）对于亚周期相干合成技术意义重大.当周期量级脉冲之间的相对延时接近数十飞秒时,常见的飞秒脉冲测量手段已无法满足脉冲之间相对相位的精确调控需求.本文基于瞬态光栅频率分辨光学开关装置,精确反演出脉冲之间的相对相位.此方案不仅有助于直接产生亚周期（亚飞秒）脉冲,还可应用于时间隐身学和二维相干光谱学等相关领域.     

多光子过程中相位退相干时两原子布局数反转

利用全量子理论的方法,研究了存在相位退相干时多光子T-C模型中两个二能级原子与二项式光场相互作用系统中两原子的布居数反转。讨论了相位退相干系数、二项式光场系数、最大光子数、跃迁光子数对原子布居数反转的影响。结果表明：相位退相干减少了原子布居数反转的振幅、破坏了原子的量子特性。改变跃迁光子数,可以改变原子间布居数反转演化周期及演化强度。当二项式光场的最大光子数增大时,原子布居差的崩塌-回复现象就会逐渐消失。相位退相干因子不变时, 二项式光场从相干态过渡到数态过程中,原子布居的振荡频率由大变小,周期性的崩塌与回复现象逐渐消失。     

多光子过程中相位退相干时两原子布局数反转

利用全量子理论的方法,研究了存在相位退相干时多光子T-C模型中两个二能级原子与二项式光场相互作用系统中两原子的布居数反转。讨论了相位退相干系数、二项式光场系数、最大光子数、跃迁光子数对原子布居数反转的影响。结果表明：相位退相干减少了原子布居数反转的振幅、破坏了原子的量子特性。改变跃迁光子数,可以改变原子间布居数反转演化周期及演化强度。当二项式光场的最大光子数增大时,原子布居差的崩塌-回复现象就会逐渐消失。相位退相干因子不变时, 二项式光场从相干态过渡到数态过程中,原子布居的振荡频率由大变小,周期性的崩塌与回复现象逐渐消失。     

囚禁离子与调制热库相互作用时的退相干特征

解析地分析了在囚禁离子中由热库导致量子退相干的控制问题,提出了一个基于热库调制的抑制退相干的一般方法.热库的调制可利用外加的光场与离子相互作用来实现.应用这个方法,适当地选择热库调制参数,可以有效消除量子退相干.计算表明:在高的调制频率下,用这个机制来抑制退相干的效果与宇称激励机制相似.宇称激励机制不仅要求外场是±π脉冲而且要求脉冲既快又强,而热库调制机制仅要求外场频率足够高,因此,热库调制机制优于宇称激励机制.     

强光场下非共振双光子跃迁相干控制

利用飞秒激光脉冲相位整形技术,从理论和实验两方面,对强激光场下分子体系苝溶液中非共振双光子跃迁的相干控制进行了研究。通过对飞秒激光脉冲进行相位扫描和余弦相位调制,发现分子体系中非共振双光子的跃迁几率能够被削弱,但不能完全消除。分子体系中非共振双光子跃迁的相干控制受到激光光场的形状和分子吸收谱谱宽的影响;与原子体系相比,分子体系中非共振双光子跃迁相干控制的调制效率降低。     

三能级原子与少周期脉冲串作用中的相干布居捕获

研究了少周期脉冲串作用下三能级原子中的布居转移和相干布居捕获现象.在非旋波近似的情况下求解了密度矩阵方程.研究结果表明在等时间间隔的锁相脉冲作用下,系统能级的布居逐步转移并积累,系统基态相干也逐步积累.在满足脉冲重复频率为基态能级频差的整数分之一倍时,三能级系统和频率梳中两梳齿频率成分作用形成相干布居捕获现象,原子暗态布居值达到最大,介质对脉冲透明.在适当选取少周期脉冲参量的情况下,在0.5个ns的时间内三能级系统相干性演化到最大后到达稳态,相干布居捕获发生.与脉宽为100个fs的多周期脉冲相比,少周期脉冲串在介质中建立相干布居捕获的时间缩短两个数量级.由于频率梳中与三能级系统发生作用的梳频成份有相同的频移,相干布居捕获的条件双光子共振仍然满足.因而,当两基态能级频率差较大时,如果选取少周期脉冲载波频率为系统能级1至2和1至3的传输频率之和的一半ω=(ω₁+ω₂)/2,室温下原子热运动的引起的多普勒频移并不会破坏相干布居捕获.     

Design and analysis of coherent OCDM en/decoder based on photonic crystal

The design and performance analysis of a new coherent optical en/decoder based on photonic crystal (PhC) for optical code -division -multiple (OCDM) are presented in this paper. In this scheme, the optical pulse phase and time delay can be flexibly controlled by photonic crystal phase shifter and time delayer by using the appropriate design of fabrication. According to the PhC transmission matrix theorem, combination calculation of the impurity and normal period layers is applied, and performances of the PhC-based optical en/decoder are also analyzed. The reflection, transmission, time delay characteristic and optical spectrum of pulse en/decoded are studied for the waves tuned in the photonic band-gap by numerical calculation. Theoretical analysis and numerical results indicate that the optical pulse is achieved to properly phase modulation and time delay, and an auto-correlation of about 8 dB ration and cross-correlation is gained, which demonstrates the applicability of true pulse phase modulation in a number of applications.     

Ultrafast control of coherent population transfer with a train of femtosecond pulse pairs

We investigate the ultrafast control of coherent population transfer in a Λ-type three-level system with a train of pump-Stokes femtosecond pulse pairs, where the pulse sequences can be produced either by optical delay line or by pulse shaping with sinusoidal phase modulation. It is shown that when the pump and Stokes pulses in each pair are applied in the counterintuitive order, similar to that in the stimulated Raman adiabatic passage technique, due to temporal quantum interference (besides optical interference in the case of overlapped subpulses), ultrafast control of coherent population transfer can be achieved by scanning the inter-pair time delay or by changing the sinusoidal phase modulation parameters. This method has potential applications in ultrafast control of chemical reactions and quantum information processing.     

Synchronization and coherent combining of two pulsed fiber lasers

We demonstrate a scalable architecture for coherent combining of pulsed fiber lasers.A new method for generating synchronous pulsed fiber lasers by direct phase modulation is proposed and investigated.It is shown that phase modulated mutually coupled laser array can be a steady synchronous pulsed fiber laser source.The synchronous pulsed fiber lasers are coherently combined with an invariable phase difference of π in adjacent lasers.Neither active phase control nor polarization control is taken in our experiment.     

非均匀关联径向偏振部分相干光的产生

从理论和实验两方面对非均匀关联径向偏振部分相干光的产生进行了研究.理论上,基于相位关联与相干度的联系,推导出了非均匀关联径向偏振部分相干光的2×2阶交叉谱密度矩阵及相干度分布.实验上,利用一个相位型液晶空间光调制器的不同区域,对入射的完全相干的径向偏振光的两个正交偏振分量分别加载随机相位调制,并实验测量了这种光束的相干度分布及其对光强分布的影响.实验结果验证了光束相干度的非均匀关联结构,并且通过改变随机相位的高斯调制半宽可以改变光束的相干性分布.研究表明,随着随机相位的高斯调制半宽的增加,光束中两点间的相干度逐渐减小,其光强分布由圆环状逐渐变化为类平顶的光强分布.这种非均匀关联的径向偏振部分相干光在激光微操纵和材料加工等领域具有一定的潜在应用价值.     

相干布居数拍频信号与基态超精细子能级相干性关系的研究

相干布居数拍频(coherent population beating, CPB)现象, 产生于一个Λ型三能级原子系统中, 当双色相干激光场的频率差和两基态能级频率间隔近失谐的时候, 原子在激发态能级上的布居数会产生一个弛豫振荡, 且振荡频率等于失谐量. 当将此现象运用于原子标准频率的提取时, CPB频标的稳定度与CPB信号的幅度及信噪比直接相关. 本文理论推导了描述CPB 现象的表达式, 数值模拟并实验研究了⁸⁷Rb基态超精细子能级的相干性对CPB信号的影响, 通过控制与基态子能级共振相干激光场的抽运时间来控制能级的相干程度, 观测不同相干程度对CPB信号质量的影响. 研究结果表明CPB信号振荡的幅度与基态子能级相干程度成正比关系. 要改善CPB信号信噪比、提高原子频标稳定度, 建立、提高和保持基态超精细能级的相干性是关键. 本文还讨论了CPB现象用于弱磁场测量及其他方面应用的可行性.     

The density matrix picture of laser coherent control current

The photocurrent has been widely investigated for a long time. Conventionally the current results from the directional motion of the photo-electrons accelerated by dc bias. In recent years, the development of the optical information science calls for the Tbit per second transport speed, so the related devices must work on a time scale of picosecond even femtosecond. But this requirement is limited by the lifetime of the conventional photo-electrons. With the development of ultrafast laser pul…     

大气湍流对多抖动法相干合成技术中相位调制信号的影响

分析了大气湍流对采用多抖动法实现的相干合成阵列光束中相位调制信号的影响. 文章首先根据广义惠更斯-菲涅耳原理,采用折射率结构函数对大气湍流进行描述,推导了多抖动法相干合成中阵列光束通过大气湍流后相位调制信号的一般表达式. 在此基础上进行数值模拟,分析了传输距离、湍流强度、光束阵列占空比和光斑尺寸等因素对相位调制信号的影响. 研究发现随着传输距离的增大,相位调制信号强度会先增大后减小,存在一个极大值点;随着湍流强度的增强,相位调制信号强度极大值点的出现距离不断缩短;当光束阵列占空比一定时,随着光斑尺寸的增大 关键词： 大气湍流 相干合成 多抖动法 相位调制     

大气湍流对部分相干平顶高斯光束的影响

采用相屏近似处理方法对激光通过湍流大气的传输进行了数值模拟。从数值模拟的结果拟合出两个公式:一是通过湍流前后部分相干平顶高斯光束的束宽平方比随阶数、传输距离和湍流强度的变化关系式；一是通过湍流后的相干长度随初始光束相干长度、湍流相干长度的变化关系式。研究发现:部分相干平顶高斯光束分解为相互独立的厄米-高斯光束的叠加；相干性越差的光束受到湍流的影响程度就越小；湍流对光束传输的影响与光束自身相干特性对其传输的影响之间是不相关的。     

Theoretical and experimental investigations of coherent phonon dynamics in sapphire crystal using femto- second time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering

We report on the theoretical and the experimental investigations of the coherent phonon dynamics in sapphire crystal using the femtosecond time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering (fs-CARS) technique. The temporal chirped white-light continuum (WLC) is used for the Stokes pulse, therefore we can perform the selective excitation of the phonon modes without using a complicated laser system. The expected quantum beat phenomenon is clearly observed. The theoretical formulas consist very well with the experimental results. The dephasing times of the excited phonon modes, the wavenumber difference, and the phase shift between the simultaneously excited modes are obtained and discussed. This work opens up a way to study directly high-frequency coherent phonon dynamics in bulk crystals on a femtosecond time scale and is especially helpful for understanding the nature of coherent phonons.