混沌光场光子统计分布及二阶相干度的分析与测量

利用通信波段双通道单光子探测器,采用Hanbury Brown-Twiss关联测量方案,理论分析并实验测量了光反馈半导体激光器产生的混沌光场的光子统计分布及不同混沌状态光场的二阶相干度.通过对混沌光场二阶相干度g~((2))(τ)的理论分析,得出随着延迟时间和相干时间的变化,其与相干光、热光及单光子态的二阶相干度可明显区分并呈现出不同分布.同时实验上产生了频谱宽度6.7 GHz的混沌光场,测量了不同光子数分布的结果,并用高斯随机分布、泊松分布、玻色-爱因斯坦分布对光子数分布进行理论拟合,发现随着入射平均光子数的增加,光子数分布从玻色-爱因斯坦分布过渡到泊松分布,但整个过程都与高斯随机分布符合较好,且光场的二阶相干度g~((2))(0)由2降至1.通过改变偏置电流(I=1.0Ith-2.0Ith)和反馈强度(0—10%),实验上研究了混沌光场由低频起伏到相干塌陷的过程中不同状态宏观动力学特性与二阶相干度的对应关系.结果表明:混沌光场在此过程中始终呈现出明显的聚束效应,并在频谱宽度最大时达到最强;同时给出了光子计数测量中聚束效应减弱的物理原因.实验表明该系统及方法能很好地揭示不同状态混沌光场的光子统计特性.     

Degree of fourth-order coherence by double Hanbury Brownben Twiss detections

Photon quantum statistics of light can be shown by the high-order coherence. The fourth-order coherences of various quantum states including Fock states, coherent states, thermal states and squeezed vacuum states are investigated based on a double Hanbury Brown–Twiss (HBT) scheme. The analytical results are obtained by taking the overall efficiency and background into account.     

Degree of fourth-order coherence by double Hanbury Brown—Twiss detections

<正>Photon quantum statistics of light can be shown by the high-order coherence.The fourth-order coherences of various quantum states including Fock states,coherent states,thermal states and squeezed vacuum states are investigated based on a double Hanbury Brown-Twiss(HBT) scheme.The analytical results are obtained by taking the overall efficiency and background into account.     

利用光反馈多模激光器结合滤波器产生平坦混沌

提出了一种利用多模激光器结合滤波器产生频谱平坦、无低频能量缺失的宽带混沌信号产生.实验分析和对比了光反馈法布里-珀罗混沌半导体激光器滤波前后的多模及单模信号的频谱特性.结果显示,相较于多模混沌信号,单模混沌信号的低频部分能量提升了25 dB,实现了3 dB带宽为6 GHz的平坦混沌产生.进一步理论研究表明,单模混沌信号低频成分能量获得显著提升的物理本质在于多模激光器模式竞争.     

基于平移压缩真空态的强反聚束光场

具有反聚束特性的非经典光场是量子信息与量子光学的重要资源。基于非线性光学的量子干涉效应，通过将压缩真空态与特定相位的相干态在光学分束器上合成的方法获得平移压缩真空态，对压缩度和相干分量进行独立控制以获得反聚束。本文结合实验系统参数，理论研究了压缩真空态的压缩度和相干态的幅度对实验产生反聚束光场的影响。在最优化平移条件下，我们分析了系统总效率、背景噪声，以及Hanbury Brown-Twiss(HBT)与Double HBT测量方法对反聚束光场g⁽(2))(0)测量的影响，并讨论了误差为零处相应量子态的g⁽(2))(0)值和平均光子速率。     

Experimental Study on Coherence Time of a Light Field with Single Photon Counting

The second-order degree of coherence of pseudo-thermal light and coherence time are experimentally studied via the Hanbruy-Brown-Twiss （HBT） scheme. The system consists of two non-photon-number-resolving single- photon-counting modules （SPCMs） operating in the Geiger mode. We investigate the coherence time of the incident beam for different spot sizes on a ground glass a~d speeds of a rotating ground glass. The corresponding coherence time can be obtained from Gaussian fitting for the measured second-order degree of coherence. The results show that the coherence time of measured pseudo-thermal light depends on the spot sizes and the rotating speeds of the ground glass. The maximum value of the second-order degree of coherence is reduced as the rotating speed decreases. This result can be well explained by the model of mixed thermal and coherent fields with different ratios.     

光致原子解吸附对冷原子磁光阱装载的动力学研究

在获得光致原子解吸附(light-induced atom desorption,LIAD)效应的基础上,从理论和实验方面分析了LIAD对铯原子磁光阱装载的动力学过程的影响,特别是背景原子对磁光阱的影响.通过实验获得了不同光强和照射时间下关闭解吸附光后磁光阱中铯原子的衰减过程,理论模型定量地描述了背景铯原子造成压强的变化及其对最终平衡态下真空度的影响.该研究对中性原子的长时间俘获,有效控制磁光阱中原子的装载过程具有重要意义. 关键词： 光致原子解吸附 磁光阱 激光冷却与俘获     

Quantum Entanglement Dynamics of Two Atoms in Two Coupled Cavities

Quantum entanglement dynamics for two atoms trapped in two coupled cavities is investigated.Numerical results show that the present of the two atomic excitations is mainly accounted for the entanglement-sudden-death(ESD) effect with the two cavities initially in the vacuum.The entanglement can also be controlled by the hopping rate and the imbalances between the two atom-cavity coupling rates.     

弱抽运下光学参量过程中压缩真空场的光子统计性质

在理论和实验上研究了光学参量振荡中产生的弱压缩真空场的光子统计行为. 弱压缩真空具有强烈的光子聚束效应,这种比热光场更强的聚束效应在量子光学和量子测量中具有重要的应用. 利用远离阈值的光学参量振荡(optical parametric oscillator, OPO )过程,在实验上产生了该弱压缩真空输出,运转波长在铯原子线附近. 通过Hanbury-Brown-Twiss(HBT)测量了OPO输出光场的二阶关联函数,实验结果与理论分析基本一致. 关键词： 压缩真空态 二阶相干度 光学参量振荡     

线宽增强因子对光反馈半导体激光器混沌信号生成随机数性能的影响

基于光反馈半导体激光器产生的宽带混沌信号作为物理熵源生成物理随机数已得到广泛研究.线宽增强因子的存在会导致半导体激光器出现大量不稳定动态特性,因此,本文着重研究半导体激光器的线宽增强因子对生成随机数性能的影响.数值仿真结果表明:随着线宽增强因子的增加,光反馈半导体激光器输出混沌信号的延时峰值逐渐减小、最大李雅普诺夫指数逐渐增大.基于不同线宽增强因子下产生的混沌信号提取随机数,并利用NIST SP 800-22软件对生成随机数的性能进行测试.测试结果表明,选取线宽增强因子较大的半导体激光器产生混沌信号作为物理熵源易于生成性能良好的随机数.