基于自发参量下转换的光子轨道角动量量子纠缠

作为光子重要自由度之一,轨道角动量(OAM)在光量子信息研究中占据着重要地位。将其与偏振等光子的其他自由度相结合,可实现多自由度光量子信息处理。此外,由于其具有天然的离散高维属性,故其是开展高维量子信息处理研究的最佳自由度之一。基于自发参量下转换非线性光学过程能够便捷地获得OAM纠缠源。近年来,光子OAM量子纠缠的研究受到了广泛关注,在多自由度、高维和多光子等多个方向都取得了重要进展。然而,该领域尚有诸多悬而未决的关键科学问题亟须深入研究,包括如何实现高效高质的OAM分离,如何实现更高维度的频率转换,如何提升多自由度纠缠源的品质,如何获得更多维度、更多光子的高维纠缠态以及如何构建可行的高维量子门等。从光子OAM最基本的二维操纵着手,综述了单光子OAM量子态调控、双光子及多光子OAM纠缠操纵。围绕多自由度、大角动量和高维等特性,从生成、调控、测量及应用等角度系统讨论了光子OAM量子纠缠。同时,探索了解决本方向关键科学问题的一些可能解决途径。     

Q-switched mode-locked diode-pumped Nd:YVO_4 laser with a saturable Bragg reflector

We demonstrated a diode-pumped passively Q-switched mode-locked Nd:YVO4 laser by using a relaxed saturable Bragg reflector (SBR). Stable mode-locked pulse train with the repetition rate of -230 MHz was achieved and the pulse train was modulated by the Q-switched envelope with the repetition rate of -150 kHz. The maximum output of 4 W was obtained under the pump power of 13.5 W. The optical-to-optical efficiency was 30%. We also discussed the transition of each process having emerged.     

中红外低浓度无序介质的光子定域化理论研究

提出一些折射率比锗还高的中红外材料(第一类)以及中红外反常色散材料(第二类)可以用于无序介质的光子定域化研究.基于Mie散射理论的研究发现,即使在低浓度散射体近似下,也容易在第一类无序介质中实现光子定域化;同时可在第二类无序介质中实现一定意义下(含一定的吸收)的光子定域化,且频率位于各自的剩余射线带内.研究还发现,基质的折射率效应在这两类无序介质中的作用完全不同.还提出了散射体平均等效散射截面饱和的假设,讨论了因此而导致的问题 关键词： 光子定域化 无序介质 中红外 反常色散     

介电体超晶格的研究

介电体超晶格是一种新型的有序微结构材料.它具有通常均质材料所不具有的独特优异性能,展现出重要的应用前景.文章介绍了南京大学研究组关于介电体超晶格研究所取得的进展,如将多个光参量过程集成于一块介电体超晶格之中获得了多波长激光同时输出,研制成超晶格全固态三基色激光器原型,在介电体超晶格中将拉曼散射强度增强到104-105倍,用超晶格研制的器件填补了体波超声器件从几百MHz到几千MHz的空白频段,发现了微波与超晶格振动的强烈耦合以及极化激元(polariton)的激发与传播等.     

Two-Photon Interference Constructed by Two Hong–Ou–Mandel Effects in One Mach-Zehnder Interferometer

We present a two-photon interference experiment in a modified Mach-Zehnder(MZ) interferometer in which two Hong–Ou–Mandel effects occur in tandem and construct superposed two-photon states. The signal photons pass both the arms of the MZ interferometer while the idler photons pass one arm only. Interestingly, the probability of the idler photons emerging from any output port still shows a sine oscillation with the two-photon phase difference and it can be characterized only by the indistinguishability of the two-photon amplitudes. We also observe a two-photon interference pattern with a period being equal to the wavelength of the parametric photons instead of the two-photon photonic de Broglie wavelength due to the presence of two-photon phase difference, in particular, with complementary probabilities of finding the two-photon pairs in two output ports. The abundant observations can facilitate a more comprehensive understanding of the two-photon interference.     

物理教学中让学生感知科学探索过程,提高认知水平,培养物理思维能力

物理学是培养学生逻辑思维能力的一门科学.在物理科学研究中,为了发现科学规律,很多科学家进行了艰苦而卓有成效的探索.在课堂教学上,作为教师,应该抓住机会向学生讲授科学家们是如何探索科学问题的,包括探索过程中的思维方法、试验过程.本文以波粒二象性、法拉第电磁感应定律、太空探索等为例,具体讲解这些探索过程中的思维方法和实验过程,通过这些,让学生感知科学探索过程,提高学生的认知水平,激发学生的学习兴趣,掌握正确的思维方式和科学方法,培养创新能力.     

中国大学生物理学术竞赛及其对培养学生综合能力的作用

通过介绍中国大学生物理学术竞赛的创办、题目和规则以及第一届竞赛的进展情况,分析该竞赛对培养大学生综合能力的作用.     

多模态矢量光场的三维空域调控(特邀)

作为表征光具有振动偏向性的本征参量,一直以来偏振都是光场空域调控中重要的研究对象.相较于传统标量光场,具有偏振非均匀分布的矢量光场强调了这种振动偏向性会存在空间差异.早期研究者对矢量光场的调控研究仅限于单个二维平面,主要实现单一偏振参量的模式控制;在此基础上研究人员又对其振幅与相位进行控制,实现了涵盖三个基本调控自由度...     

新型矢量光场调控:简介、进展与应用

作为光的一个基本属性,偏振态提供的自由度对光场调控具有重要作用。具有空间结构偏振态分布的矢量光场因其具有不同于传统标量光场的独特性质而被应用于诸多领域,但矢量光场的早期研究主要集中于柱对称的局域线偏振矢量光场。近年来,偏振态分布更加丰富的新型矢量光场逐渐得到关注,这些新型矢量光场的出现丰富了矢量光场的种类并提供了新的调控自由度,被应用于焦场调控、光学微加工、光学微操纵和光信息传输等领域。综述了近年来出现的新型矢量光场,包括柱坐标系中的杂化偏振矢量光场、庞加莱球相关的矢量光场、阵列矢量光场、多奇点矢量光场和其他非柱对称的矢量光场,介绍了其进展、设计方案、实验生成、性质和相关应用。