菲涅耳衍射区和夫琅和费衍射区的动态部分相干光散斑场特性

研究了菲涅耳衍射区和夫琅和费衍射区动态部分相干光散斑的特性.利用部分相干光互强度传播的理论，得出了在部分相干光照明时，由运动散射体产生的动态散斑光强时空交叉的自相关函数的一般形式，并由此得出了散斑沸腾和平移的一般规律.通过适当选择光源和调整光路参数，在实验上得到了菲涅耳和夫琅和费衍射区的部分相干光散斑，对夫琅和费面上的动态部分相干光散斑的平移和沸腾现象进行了定性研究；采用光子计数及数据自动采集的方法，对部分相干光散斑随时间的演化及动态部分相干光散斑的沸腾进行了定量测量.这些实验结果与理论结果相符合. 关键词： 部分相干光动态散斑 时空交叉相关函数 沸腾     

Statistical property of dynamic speckles produced by a rotating cylinder object

高斯光束照射以固定角速度旋转的粗糙圆柱体表面,反射空间形成随着被测表面运动变化的动态散斑.研究了照射面积大于圆柱曲面条件下在远场衍射区形成的动态散斑统计特性,得到了不同入射条件及不同圆柱时动态散斑强度起伏空间-时间归一化相关函数.结果表明:随着圆柱半径、旋转速度以及照射光斑有效面积的增大,动态散斑强度起伏相关性快速减小;当圆柱旋转速度恒定,动态散斑光强起伏相关函数的峰值随着探测点之间距离的增大而减小,但峰值的位置随之而增大;在近似点照射情况下随着圆柱半径的增大空间相关长度基本不变,而相关时间性明显增大.     

双光束干涉产生的动态散斑

本文推导出双光束干涉情况下产生的动态散斑场的时间空间相关函数,并且利用光子相关技术进行实验验证,得到与理论完全符合的结果。 关键词：     

旋转圆柱目标的动态散斑统计特性(英)

高斯光束照射以固定角速度旋转的粗糙圆柱体表面,反射空间形成随着被测表面运动变化的动态散斑。研究了照射面积大于圆柱曲面条件下在远场衍射区形成的动态散斑统计特性,得到了不同入射条件及不同圆柱时动态散斑强度起伏空间-时间归一化相关函数。结果表明:随着圆柱半径、旋转速度以及照射光斑有效面积的增大,动态散斑强度起伏相关性快速减小;当圆柱旋转速度恒定,动态散斑光强起伏相关函数的峰值随着探测点之间距离的增大而减小,但峰值的位置随之而增大;在近似点照射情况下随着圆柱半径的增大空间相关长度基本不变,而相关时间性明显增大。     

旋转粗糙目标动态散斑统计特性研究

针对旋转目标视线角和角速度的特征识别问题,基于激光散射理论,分析了可见光波段激光中旋转对称目标动态特性,设计了多姿态旋转运动目标的时序散斑测量光路.研究结果表明:采用多幅图相关函数计算方法对时序图进行处理,得到了不同视线角和角速度的动态散斑归一化时间相关函数曲线.给出了目标范围为0.5r/min~6r/min角速度,范围为20°~90°视线角与时间统计特性的关系.     

纵向运动双散射散斑场的动态特性研究

研究了慢纵向运动双散射散斑场的统计性质,得出纵向运动双散射散斑振幅自相关函数、强度涨落自相关函数,并由此得出,夫朗和费衍射区内的接收平在上任意点上的自相关函数是时间的非平稳随机过程,而在光轴附近小区域内,强度涨落自相关函数是时间的平稳随机过程,相关时间与散射体纵向运动速度或反比,理论和实验结果相一致。     

基于自相关函数的激光散斑统计半径的测量

为了测量激光散斑的统计半径,运用统计光学理论推导了二维近场散斑光强的归一化自相关函数,并提出了通过求解散斑图像自相关拟合函数的系数来计算激光散斑统计半径的一种测量方法,利用该测量方法编制的测量软件可以方便地计算出激光散斑的统计半径.通过对尺寸已知的模拟散斑的测量,测量结果与实际尺寸相吻合,证实了该测量方法的可行性.     

一种实用成像系统像面动态散斑的空-时相关函数

本文根据傅里叶光学和统计理论,推导了一种实用的成像光学系统像面动态散斑的振幅及强度的空-时相关函数表达式,并提出利用相干场混合法提取空-时强度相关的信息.     

利用散斑空一时相关性测散射体的慢运动

本文研究了利用远场动态散斑的空-时相关性测量散射体运动速度矢量的理论和实验技术.作者在推导出远场动态散斑空-时相关函数的基础上,提出并建立了一种新的微机辅助检测系统.利用它从实验上证明了在单高斯光照明、散射体平动情况下运场动态散斑的空-时相关性,以及空-时相关的差分与运动速度之间的线性关系.通过测量动态散斑的空-时相关性获取散射体的运动速度矢量.实验结果与理论分析吻合.     

基于散斑抑制的合成孔径激光成像雷达的结构和工作模式

目标漫反射产生的激光回波散斑效应严重影响合成孔径激光成像雷达(SAIL)的成像质量。在体系结构上提出了抑制散斑效应的系统性解决方案,建立了SAIL结构和工作模式设计的理论基础。研究了SAIL中与目标分辨单元尺寸、啁啾波长变化、目标相关性质和接收面光强随机分布有关的散斑统计特性。定义了SAIL光学接收天线的散斑孔径积分场复相干函数,它是天线孔径相关函数和目标分辨单元相关因子的卷积,其宽度就是可实现的孔径合成长度,给出了实现较大的孔径合成长度的发射口径、接收口径和实际孔径合成长度的设计原则,发现和分析了由啁啾散斑移动产生的拍频信号波动。最后建议采用滑动聚束模式来有效使用散斑效应造成较短的孔径合成尺度,因为其光束扫描宽度对SAIL移动距离有放大作用。同时也提出了具有多发射机/多接收机的多通道结构以提高回波散斑光场的探测率。     

与Λ型三能级原子非共振相互作用的SU(1,1)场的性质

导出了介质中双模SU(1,1)相干态场与Λ型三能级原子非共振相互作用系统的态函数,研究了场模失谐量、克尔介质以及原子初态对场的互关联函数和Mandel Q参量的影响.结果表明:失谐量将削弱光场两模的关联性,并影响场模光子数的统计分布;当SU(1,1)场两模间的光子数之差增大时,失谐量对它们产生的影响变得更弱,此时克尔效应的影响变得明显,它使两模的关联性和光子数的统计分布趋于稳定.     

Statistical properties of thermal radiation in a Kerr nonlinear blackbody

We study the statistical properties of thermal radiation in a Kerr nonlinear blackbody in which bare photons with opposite wave vectors and helities are bound into pairs and unpaired photons are transformed into a different kind of quasiparticle, the nonpolariton. This paper investigates the statistical properties of the photon blackbody field by using the second-order correlation function, the phase space distribution function, the photon number distribution and the nonclassical depth. The numerical computation and a discussion of the results are present.     

Tunable Photon Blockade in Coupled Second-order Nonlinear Cavities

The unconventional photon blockade with weak χ ⁽²⁾ nonlinearity in a system consists of two single-mode cavities driving by two external fields is studied in this paper. The photon statistical properties, described by the second-order correlation function, are discussed, and the exact optimal conditions for strong photon anti-bunching is analytically derived. The optimal frequency detuning and nonlinear interaction strength for the strong photon anti-bunching are also obtained, which are in good agreement with numerical simulations. We find that the unconventional photon blockade effect can be controlled by tuning the relative phase between two complex driving fields when the two cavity modes are driven simultaneously. Our results provide a promising scheme for the coherent manipulation of photon blockade through tuning the relative phase between the two driving fields, which makes the experimental realization more flexible.     

Quantum statistical properties of photon-added spin coherent states

The photon-added spin coherent state as a new kind of coherent state has been defined by iterated actions of the proper raising operator on the ordinary spin coherent state. In this paper, the quantum statistical properties of photon-added spin coherent states such as photon number distribution, second-order correlation function and Wigner function are studied. It is found that the Wigner function shows the negativity in some regions and the second-order correlation function is less than unity. Therefore, the photon-added spin coherent state is a nonclassical state.     

Single-Photon Emission from a Single InAs Quantum Dot

Excitation power-dependent micro-photoluminescence spectra and photon-correlation measurement are used to study the optical properties and photon statistics of single InAs quantum dots. Exciton and biexciton emissions, whose photoluminescence intensities have linear and quadratic excitation power dependences, respectively, are identified. Under pulsed laser excitation, the zero time delay peak of second order correlation function corresponding to exciton emission is well suppressed, which is a clear evidence of single photon emission.     

脉冲激发三能级体系半导体量子点的单光子发射效率

研究了脉冲激发下单个半导体量子点中单光子发射的统计特性.在旋转波近似条件下，由系统粒子数演化主方程并结合量子回归理论推导了二阶相关函数的运动方程，利用此方程讨论了二阶相关函数随输入脉冲面积的关系.在窄脉冲宽度的脉冲激发下，单光子的发射概率p和效率η都随着强度的增强而产生振荡.研究表明，采用窄脉冲宽度，当输入脉冲面积在π附近时可以得到较高的单光子发射效率. 关键词： 半导体量子点 单光子发射 三能级系统     

Observation of sub-poisson photon statistics in the cavity-QED microlaser

We have measured the second-order correlation function of the cavity-QED microlaser output and observed a transition from photon bunching to antibunching with increasing average number of intracavity atoms. The observed correlation times and the transition from super- to sub-Poisson photon statistics can be well described by gain-loss feedback or enhanced-reduced restoring action against fluctuations in photon number in the context of a quantum microlaser theory and a photon rate equation picture. However, the theory predicts a degree of antibunching several times larger than that observed, which may indicate the inadequacy of its treatment of atomic velocity distributions.     

双模压缩场与V型原子相互作用光场的性质

研究了双模压缩真空场与V型三能级运动原子的相互作用,得到光场二阶相干度和模间相干度的解析表达式;通过数值计算分析了原子运动速度、场模结构参数和平均光子数对光场二阶相干度和模间相干度的影响.结果表明:平均光子数的增加使得二阶相干度和模间相干度显著增大;而原子运动速度、模场结构参数的增加虽然对光子聚束效应和反聚束效应的强度影响不大,却使其演化周期大大减小.     

压缩真空态光场中两能级原子的双光子荧光的反聚束效应

利用已得到的原子约化密度算符主方程，研究了两能级原子与宽带压缩真空态光场的双光子相互作用．通过求解双光子Bloch方程，利用量子回归定理，得到双光子荧光的二阶关联函数．在此基础上讨论了原子的双光子荧光的反聚束效应． 关键词：     

多波段相关光子光谱分布与时间相关性测量实验研究

基于相关光子的定标技术能够实现“无标准传递”绝对定标,研究相关光子的光谱辐射特性及时间相关特性对遥感器在宽波段的辐射定标具有重要意义。为满足光电探测器在宽谱段量子效率定标需求,基于相关光子的定标技术有必要从单一波段向更多波段扩展。根据自发参量下转换所满足的相位匹配条件,推导出相关光子在晶体内的非共线角计算公式,通过数值模拟相关光子光谱辐射角度分布规律,优化晶体相位匹配角,使得自发参量下转换产生的相关光子具有宽光谱分布,并且相关光子辐射角度与光谱波长能够一一对应。根据光谱分布数值模拟结果,建立了多波段相关光子的光谱分布和时间相关性测量实验系统,利用该系统测量了四对相关光子的光谱分布、符合计数、相关时间以及偏振特性。其中,测量的光谱分布范围为633~808 nm,最大光谱分布测量偏差为1.51 mm,光谱分布实验测量结果与数值模拟结果符合一致;测量了四对相关光子对的相关时间,最小相关时间为0.32 ns,并在实验中观察到了“符合三峰”现象;相关光子单光子计数及符合计数与泵浦光的偏振方向呈正弦函数关系。实验研究表明,相关光子对具有可见光~近红外宽波段分布、时间相关及偏振特性。论文研究结果在国内外尚属首次报道,该研究结果有望应用于光电探测器在多波段的辐射定标。