基于激光等离子体的光子加速

利用一维动量方程、连续性方程和泊松方程,导出了由于短脉冲激光入射到稀薄等离子体中 而引起的电子密度扰动,它与入射激光密切相关.而密度扰动的传播形成电子等离子体波(尾 波场).利用光学度规的方法,研究了与驱动激光脉冲入射相距一定空间距离入射的尾随激光 脉冲由于尾波场的作用引起的光子频率的增大.结果表明,在一定条件下,入射到尾波场中 的光子可以从尾波场中获得能量,在光子总数不变时,光子频率会增大,光子获得加速. 关键词： 电子密度扰动 光学度规 光子加速     

多光子非线性Compton散射的能量转换

研究了多光子非线性Compton散射中电子与光子的能量转换及其转换效率.结果表明:散射光子频率随电子吸收光子数n的增大而增大,随碰撞非弹性成分ξ的增大而迅速减小.在超强激光场中,当极端相对论性电子与光子发生多光子非线性Compton散射且被光场俘获时,能量转换效率趋于无限大,即电子可以从超强激光场中获得巨大的加速能量.用高速电子束入射并与光子发生多光子非线性Compton散射,是提高非线性Compton散射能量转换效率的重要途径.     

光子晶体光纤纤芯整形获得中空模式输出

实验研究了高非线性光子晶体光纤中模式控制的非线性过程,利用激发出高阶模式获得上转换到可见光波段的色散波.通过控制输入飞秒激光的偏振方向,获得了两组相互正交的高阶模式的非线性输出.进一步在光子晶体光纤空气孔包层中注入蜡修整纤芯结构,使得正交模式的有效模折射率差降低,从而形成简并的模式,并通过叠加简并模式获得了中空模场的输出. 关键词： 光子晶体光纤 飞秒激光 频率变换 中空模式     

磁逆多光子非线性Compton散射的能量转换

应用电子与光子非弹性碰撞模型，分析、计算了磁逆多光子非线性COmpton散射中电子与光子间的能量转换。结果表明：磁逆多光子非线性Compton散射前，做Landau运动的电子不是热电子，而是处于激发态的电子，该散射产生高γ射线的几率要比磁逆单光子Compton散射时的几率小；当磁逆多光子非线性Compton散射中的电子被光场俘获时，电子可以从激光场中获得巨大的加速能量，但比多光子非线性Compton散射时获得的能量低。     

存在固有偶极矩的 型三能级单分子体系发射光子统计性质研究

用最近发展的产生函数（Generating Function）方法,研究了在连续激光场和射频场作用下存在固有偶极矩的 型三能级单分子体系发射光子的统计性质。主要讨论了不同激光场强度和不同射频场,激光场失谐频率对系统平均发射光子数 ,线型 和Mandel 参数的影响,以及射频场对系统发射光子等待时间分布 的影响等。结果表明：外加激光场和射频场对单分子发射光子都具有很好的调控作用,可以选择合适的激光场参数和射频场参数来操纵单分子发射光子。     

采用光子计数器做成的光子相关仪

介绍一种将光子计数器与ＰＣ微机联机做成的光子相关仪，它能作光子时间相关及光子统计的测量与研究，用它对激光透过大分子溶液的散射光进行了实验研究。     

光子晶体在半导体激光器中的应用

激光的发明，将人类带入光通信、光存储、光显示的高科技文明中，随着高科技的不断发展、进步和应用范围的不断扩大，对激光的要求更高，例如低阈值、高效率、高亮度、高速、小体积、好的模式特性等，这些要求在现有的传统激光器理论及技术中是难以达到的。但是当人们将光子晶体的理论与现有激光物理和技术相结合时，则有望突破传统激光器的性能瓶颈。例如，提高自发辐射速率，同时获得更高的自发辐射向受激辐射的耦合效率，实现激光器的无阈值工作；利用光子晶体对光子态的调制作用，可以获得比传统激光器大几个数量级的光学腔品质因子，大幅度提高激光的亮度、单色性；结合光子晶体微腔及其显著增加的光学腔品质因子，可以提高激光器的调制速率等，因此，人们预期光子晶体科学与技术将成为未来光电子领域发展的核心之一。文章介绍了光子晶体在半导体激光器中的应用，指出光子晶体科学技术引入发展了几十年的半导体激光器中，使半导体激光器展现出更加优异的性能。最后文章作者展望了光子晶体激光器的未来发展和应用的方向。     

激光尾波场中光子加速研究

在SILEX-Ⅰ激光装置上,测量了超短超强激光脉冲与稀薄等离子体相互作用之后的透射谱. 实验中发现,激光尾波场产生的密度扰动导致等离子体折射率随时间空间不断变化,导致光子的加速/减速. 透射谱上主要表现为激光频率谱峰的劈裂和随密度变化的展宽,没有发现与前向受激拉曼散射或自调制不稳定性相联系的边频波. 同时,利用LPIC++无碰撞粒子模拟程序模拟了超短超强激光与稀薄等离子体相互作用后的透射谱,模拟结果也发现了明显的光子加速过程. 关键词： 超短超强激光脉冲 透射谱 光子加速/减速     

基于光子晶体光纤的全光纤脉冲放大器

大型激光驱动器装置对光纤前端系统的输出脉冲能力提出了更高的要求,基于大模场光子晶体光纤的mJ级脉冲放大器技术是首先需要解决的关键技术问题。研究了大模场光子晶体的切割和熔接工艺,实现了全光纤结构集成。对1~10kHz重复频率、10ns脉宽、0.3nm线宽的方波脉冲进行了放大实验研究,对比研究了反向和正向泵浦方式对自发辐射放大的抑制效果,在1kHz获得0.6mJ,单横模脉冲输出,初步验证了基于此类系统获得大能量、高品质脉冲输出的能力。     

基于波长330nm激光激发多色激光导星回波光子数的数值计算与探讨

采用无模激光器发射波长为330 nm的激光激发多色激光导星,需要考虑脉冲激光重频率、激光带宽、激光初始光斑直径以及大气透过率对回波光子数的影响.通过数值模拟,计算了高斯光束的脉冲激光和连续激光激发多色激光导星在实际大气中后向辐射330 nm和2207 nm波长的回波光子数.数值计算结果表明,在垂直发射和接收的情况下,当到达大气中间层的激光能量为1 W时,连续激光能够获得更多的回波光子数,并且回波光子数几乎无起伏.对于脉冲激光,提高脉冲激光重频率达到50 kHz以上时,多色激光导星330 nm的回波光子数随脉冲重频率的增加趋于有限值;当大气能见度小于5 km且大气相干长度为12.8 cm时,大约需要34 W以上的激光发射能量,才能获得满足使用自然星全倾斜探测的330 nm回波光子数.对于连续激光,相同情况下,大约需要20 W以上的激光发射能量.     

Experiment at SPring-8

The GeV photon beam at SPring-8 is produced by backward-Compton scattering of laser photons from 8 GeV electrons. The maximum energy of the photon will be above 3 GeV, and the beam intensity will be 10⁷ photons/sec. Polarization of the photon beam will be 100 % at the maximum energy with fully polarized laser photons. We report the outline of the quark nuclear physics project with this high-quality high-intensity beam.     

单分子光子源光子统计的非平衡探测

研究了在Hanbury Brown Twiss探测方式下，非平衡探测系统对光子统计测量的影响。通过记录2个单光子计数器响应的单分子光子源输出的每一个事件，分析具有泊松统计背景的实际单分子光子源的光子统计特性，讨论并给出了非平衡探测系统的单分子光子源Mandel参数。研究表明：非理想的50／50分束器、非理想的线性传输效率和非理想的探测器都会使单分子光子源Mandel参数的实际测量结果小于平衡系统的Mandel参数，最后给出了单分子光子源Mandel参数的非理想探测的校正表达式。     

I. Synchrotron radiation from the large electron-positron storage ring LEP

The properties of synchrotron radiation from LEP are investigated. This radiation from LEP are investigated. This radiation is assumed to be in a parasitic mode without changing any of the operating parameters. At 86 GeV the radiation from the normal bending magnet has a critical energy of 0.4 MeV and a power of ～500 W/m, and is probably of limited interest. High photon energies (10–20 MeV) of high intensity can be obtained from normal and superconducting wiggler magnets. Undulators can give quasi-monochromatic radiation of high brightness with photon energies of up to 5 MeV. New magnet developments might increase this energy range. Quasi-monochromatic γ-rays of ～100 MeV can be created with soft Compton back scattering without disturbing the electron bean. This relies on future free electron lasers in the submillimetre range. The natural collimation, the polarization and the time structure make all these photon beams unique tools for research in nuclear physics. The synchrotron rediation can be used to produced photoneutrons with intensities of up to 10¹⁴ neutrons/s. It is foreseen that LEP will be equipped with superconducting cavities in later stage and that is energy will be increased to ～130 GeV. This will approximately double the photon energies obtained from wigglers and undulators.     

光子计数激光雷达的时间相关卡尔曼深度估计

在高背景噪声和低积分时间的激光雷达远距离成像场景中,针对传统方法得到的深度图像目标被噪声淹没和深度估计偏差较大的问题,提出了一种基于信号光子时间相关性和自适应卡尔曼滤波器的深度信息估计方法。首先,提取在时间上具有聚集特征的光子计数形成集合;然后,分析了影响信号光子在时间上分布的因素并使用静态高斯线性模型来描述该集合;最后将集合中的所有光子飞行时间乱序,输入改进的自适应卡尔曼滤波器,从而迭代估计深度值。在信号噪声比为1的室内,积分时间分别为10 ms和1 ms时,本文方法相对传统的最大似然方法在均方根误差指标上提升了40%和38%。在信噪比约为0.135的室外2 km目标成像实验中,在信号光子数分别为100、33和17的情况下,本文方法成像效果都优于传统最大似然估计方法和时间相关光子快速去噪方法,得到的深度图像都更清晰,噪声更低。在高噪声和短积分时间下,本文方法可以被运用于激光雷达远距离成像的深度信息估计和图像恢复中。     

运动级联型三能级原子双光子过程的熵演化

研究了运动级联型三能级原子与单模场双光子相互作用过程中场(原子)熵的演化特性. 讨论了当运动原子初始处于相干叠加态时,原子运动、场模函数、初始场的平均光子数n对场熵演化的影响. 结果表明：熵演化的周期依赖于原子的运动和场模函数的取值,而初始场的平均光子数n只影响最大和次最小熵值,不改变熵演化的周期. 关键词： 双光子 运动Ξ型三能级原子 熵     

Interference and ‘which way’ information

An overview is given of typical examples of interference experiments that confirm the general quantum mechanical rule that distinguishability of the paths destroys interference. It will be shown that path information can be gained in different ways: from the screen's or the atom's recoil in Young-type optical experiments; from the spontaneously emitted photon in atom optics; and from the idler photon, in a striking interference experiment with a photon pair being involved. In all cases, the physical mechanism that actually makes the interference pattern disappear is elucidated.     

Study on photon migration path of ultrashort light pulse in turbid media by Monte Carlo method

The photon density and the photon weight density are obtained by a Monte Carlo method. Based on these two concepts the Gaussian peak value photon paths and the weight mean photon paths of ultrashort light pulse in turbid media are defined and studied. The width of the Gaussian peak value photon path is also given. The influence of the exit angle and time on the photon path and its width are discussed. The relative probability of the photon path is given by the sum of the photon weight densities along the photon path, which could be used to calculate the normalized diffusive intensity approximately. The diffusive reflective intensities will arrive at the maximum at some instant at the place where the photon path reaches on the entrance surface at the same instant. The absorption coefficient has small effect on the photon path and its width in the case of the photon weight density.     

显微光子计数成像系统及其应用

光子计数成像系统可以探测生物超微弱发光,但是只能探测生物的宏观图像,若要深入到细胞、分子水平,必须有显微光子计数成像系统。二者的区别类于显微光子计数成像系统是噪声受限系统。本文报道的显微光子计数成像系统,采用＾１４Ｃ同位素光源来监测系统的状态,保证实现极限探测。该系统可以用来研究痕量生物分子的分布和功能,显示钙离子在细胞内外的分布,活性氧、基因表达的监测等。由单光子到单分子、组织学图像到功能图像的