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     

与非等同双原子相互作用下光场的量子特性

研究了具有不同偶极矩的两个原子与双模压缩真空场相互作用系统中光场的量子特性.讨论了两个原子与双模压缩真空场的相对耦合常数(R=g1/g2)和光场的初始压缩因子r对光场的压缩效应和光子的聚束与反聚束效应的影响.数值计算结果表明,光场量子涨落的震荡幅度、最大压缩深度、压缩时间及二阶相干度的震荡振幅与光场的初始压缩因子r的大小有关.两原子与双模光场的相对耦合常数R影响着光场量子涨落和二阶相干度的震荡规律,因而也影响着压缩时间、光场处于非经典态的时间及光子的反聚束程度,但对光场的压缩深度无明显影响.     

压缩态光场在双光子吸收介质中的演化

采用生成函数方法,由光场密度算符主方程,求得光场压缩度s,二阶相干度g^(x)和光子统计分布的严格解析表达式,同时讨论它们随标度时间τ的演化。计算表明,在双光子吸收过程中,虽然压缩度s逐渐减弱,但相当长的时间内光场仍呈现压缩特性;该过程有利于呈现和增强光子反聚束效应和光子亚泊松分布特性;光子分布的振荡特征维持较短一段时间后很快消失。 关键词：     

非旋波近似下级联型三能级原子与腔场相互作用的量子动力学性质

研究非旋波近似下级联型三能级原子与单模腔场的相互作用.结果表明：非旋波近似下，由于虚光场的影响，辐射场的平均光子数和二阶相干度的演化曲线均出现了“小锯齿状”，表现为系统的量子噪声，随着ω和的增大，量子噪声分别减小和增大；非旋波近似下，系统的反聚束效应较旋波近似的强；研究结果还揭示了平均光子数N(t)和二阶相干度g²(t)与原子-场耦合系数λ的关系. 关键词：     

光场诱导的原子激光的量子相干性

基于伞量子理论,分别研究了几种重要的光场作用下,从原子玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)体耦合输出的原子激光的量子相干特性.结果表明,粒子数态光场诱导的原子激光总是反聚束的,相干态光场诱导的原子激光是任意阶相干的,而压缩相干态光场诱导的原子激光总是聚束的.表明用光场诱导产生的原子激光具有与初始光场完全相间的量子相干性质.     

双模SU(1,1)相干态光场与V型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统的量子性质

研究了双模SU(1,1)相干态光场与V型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)相互作用系统中光场的量子相关性质、振幅平方压缩效应和原子激光压缩效应。结果表明,双模SU(1,1)相干态光场各模的二阶相干度不随时间变化,光场各模光子是反聚束的,呈现非经典效应,光场两模相关性是非经典相关。光场具有周期性的振幅平方压缩效应,讨论了光场相关参数和原子相关参数对压缩深度、压缩频率的影响。双模原子激光不易压缩,压缩深度取决于光场初态。     

1064 nm高功率明亮压缩态光场制备实验中绿光诱导红外吸收效应

通过实验和理论研究连续变量高功率明亮压缩态光场制备实验中高功率种子光注入光学参量放大器引起的绿光诱导红外吸收效应。首先,通过优化实验系统工作参数,提升反馈控制回路的锁定稳定性,当种子光功率为500 mW、泵浦光功率为145 mW时,在分析频率为3 MHz处,获得光功率为200μW、压缩度为(-10.7±0.2) dB的明亮压缩态光场。然后,根据实验数据,定量分析高功率明亮压缩态光场与压缩真空态光场产生过程中周期极化磷酸氧钛钾晶体的吸收损耗,发现高功率明亮压缩态光场实验系统的总光学损耗为(9±0.05)%,其中由周期极化磷酸氧钛钾晶体吸收导致的内腔损耗为(5.8±0.05)%,占总光学损耗的(64.4±0.05)%。该条件下周期极化磷酸氧钛钾晶体对高功率明亮压缩态光场的吸收系数为(6.0±0.05)×10^-2 cm^-1。当泵浦光单独注入光学参量放大器时,周期极化磷酸氧钛钾晶体对压缩真空态光场的吸收系数约为2.1×10^-4 cm^-1。由此可知,当高功率种子光注入光学参量放大器时,绿光诱导红外吸收效应使周...     

利用PPKTP晶体产生真空压缩态及其Wigner准概率分布函数的量子重构

通过光学腔内置周期极化磷酸氧钛晶体的连续光学参量振荡器,以532nm光场为抽运场,产生1064nm的真空压缩态光场,利用平衡零拍探测技术得到3.41dB的实测压缩度,并采用量子层析技术重构出真空压缩态光场在相空间的Wigner准概率分布函数. 关键词： 真空压缩态光场 光学参量振荡器 量子层析 Wigner准概率分布函数     

实验制备光通信波段1.34μm高纯度的压缩态

本文利用周期极化磷酸氧钛钾晶体构成的光学参量振荡器实验制备了光通信波段1.34μm纯度为0.993的真空压缩态光场,压缩态光场的压缩度为2.98dB、反压缩度为3.04dB。高纯度的真空压缩态光场可为制备光通信波段高保真度的薛定谔猫态提供量子光源。     

扩散过程中弱相干光场的退相干

研究了扩散过程中弱相干光场量子特性的演化.利用正规乘积、反正规乘积和Weyl编序算符内的积分技术,采用热纠缠态表象求解密度矩阵主方程,利用Kraus算符给出扩散过程中密度算符解的表达式,导出初态为弱相干态的量子态密度算符演化规律.讨论了扩散对光场压缩效应和反聚束效应的影响.结果表明:随着扩散过程的进行,弱相干场压缩深度和压缩范围均在减小;扩散初期光场呈反聚束效应,扩散时间大于一定值后反聚束效应消失.     

相干反馈控制实现两组份纠缠态光场纠缠增强

两组份纠缠态光场是量子信息和量子计算的基本资源,随着研究的深入发展,为了完成更高效的量子信息处理,必须首先获得高纠缠度的两组份纠缠态光场。而通过操控实现纠缠光场纠缠度增加是目前提高纠缠光场质量的一个行之有效的办法。相干反馈控制由于不会带入额外噪声至光学参量系统的特点已经被实验证明可以用于压缩态光场压缩度的增强。理论计算增加了相干反馈系统的非简并光学参量放大器输出的两组份纠缠态光场的量子关联噪声与各系统参数的关系,并详细分析了各参数对相干反馈纠缠增强的影响,为进一步获得更高纠缠度的两组份纠缠态光场提供参考。     

连续变量四组份纠缠态光场的产生

以一对工作在参量反放大状态的非简并光学参量放大器同时产生的两个正交振幅压缩相干态与两个正交位相压缩真空态光场为基础，经过不同位相关系的线性光学变换，可获得四组份纠缠态光场。我们将介绍实验原理和初步试验结果。     

与非等同双原子相互作用下光场的相干性质

研究了具有不同偶极矩的两个原子与双模压缩真空场相互作用系统中光场的相干性质.讨论了两个原子与双模压缩真空场的相对耦合常量(R=g1/g2)和光场的初始压缩因子r对二阶相干度、光场的模间相关性、Cauchy-Schwartz不等式的影响.结果表明,光场的初始压缩因子较小时,光子的聚束效应和反聚束效应交替出现,且光场的模间相关程度较强.光场的初始压缩因子较大时,光子呈现聚束效应,且模间相关程度较弱.双原子的相对耦合常量R对二阶相干度、光场的模间相关性、Cauchy-Schwartz不等式的时间演化规律有影响,但不能改变光场模间相关的非经典性质.     

玻色算符的逆算符及其相关的奇偶相干态

利用玻色算符的逆算符a^^-1和a^^+-1，定义了一类新的奇偶相干态 ，即增、减光子奇偶相干态.它们分别是算符为a^^-ka^^k+2,a^^+-ka ^²a^^+k的本征态，可由a^^-k和a^^+-k分别作用于通常的奇偶相干态来产生. 数值计算结 果表明，这类新的奇偶相干态都是非经典的光场态，它们都能呈现出光子反群聚效应 关键词： 玻色算符的逆算符 奇偶相干态 光子反群聚效应 量子压缩效应     

远程控制光场的量子统计性质

考虑双模纠缠相干光场,将其中一束光场注入腔中与一个二能级原子发生共振相互作用,总系统在腔量子电动力学演化过程中,对原子作选择性的测量,通过操纵参加相互作用的时间以及选择适当的光场参量可控制未参加相互作用光场的量子统计性质,在一定条件下可产生反聚束、压缩态等非经典光场,并且通过适当的控制和调整这些参量可以改变未参加相互作用光场的反聚束和压缩特性的强弱。这样,通过利用腔与原子之间简单的共振相互作用和相干光场之间的纠缠关联,实现了远程的、无直接量子测量的控制或改变相干光场的非经典性质这一目的。     

Tavis-Cummings模型中原子运动时光场的非经典特性

用全量子理论研究了原子运动时双原子Tavis-Cummings模型中光场的非经典特性. 分析了原子的运动、光场的初态和谐振腔的腔模结构对光场的压缩和反聚束效应的影响. 关键词： Tavis-Cummings模型 原子运动 压缩 反聚束效应     

小型真空压缩光产生装置的实验研究

压缩态光场是一类重要的非经典光场,是产生量子纠缠和进行量子通信的基础,在量子光学研究中具有十分重要的应用价值。本实验通过使用稳定的光学元件和合理的光路系统,简化系统复杂性,使压缩光装置整体结构紧凑、调节方便、稳定度高和可靠性好,通过上述方法,我们利用周期性极化磷酸钛氧钾(PPKTP)晶体获得了稳定的2 dB压缩和8 dB反向压缩的真空压缩光场。本装置的目的在于提供一种稳定的真空压缩光场产生装置。     

新的奇偶非线性相干态及其非经典性质

构造出了一种新的奇偶非线性相干态, 并借助于数值计算方法研究了它们的压缩、振幅平方压缩、反聚束和相位概率分布等非经典性质. 结果表明, 与通常的奇偶相干态和非线性奇偶相干态不同, 在参数|λ|的不同取值范围内, 新的奇偶非线性相干态在Y₁和Y₂两个方向均可呈现振幅平方压缩效应, 而压缩效应仅在偶非线性相干态的X₂方向上呈现, 反聚束效应仅在奇非线性相干态中呈现. 另外, 通过研究新的奇偶非线性相干态相位概率分布, 发现新的奇偶非线性相干态具有完全不同的量子干涉特性. 关键词： 新的奇偶非线性相干态 压缩效应 反聚束 相位概率分布     

具有经典相干性的两组EPR纠缠态光场的实验产生

纠缠交换，即纠缠态的量子离物传送，是实现远程量子通讯及量子信息网络的必要手段之一 . 要完成纠缠交换实验，首先必须具有两组相互独立的纠缠源. 对于连续变量系统，两独立 的纠缠源为具有经典相干但量子起伏互不关联的两组EPR纠缠态光场. 利用自行研制的瓦级 连续双波长输出Nd³⁺: YAP/KTP稳频激光器为抽运源，抽运两台结 构完全相同的非简 并光学参量放大器，获得了具有经典相干性的两组独立的EPR纠缠光束. 讨论了两组具有经 典相干性的EPR光束产生的实验方法，及不完善模匹配效率对关联测量的影响. 关键词： EPR纠缠态光场 经典相干 非简并光学参量放大器     

远程操纵光场的非经典性质

考虑双模纠缠相干光场，在其中一束光场中注入一个二能级原子（处于基态和激发态线性叠加态），参与腔QED演化之后，对原子作选择性的测量，通过操纵参数的变化范围，可实现对光场非经典性质的控制。我们经过研究发现：如果对相互作用的时间t以及参与相互作用的相干光场的参数｜β｜实行一定的操纵，对于未参与相互作用的光场｜α｜，我们可以控制改变它的反聚束效应（光子数的亚泊松分布）、压缩效应等一系列的非经典性质，如果选取合适的参数和一定的演化时间，我们可以使原来的相干态光场变为反聚束光场、压缩光场等一系列非经典光场。也就是说，我们通过利用相干光场之间的纠缠关联实现了远程操纵光场的非经典性质这一目的。这一研究结果对于连续变量的量子控制和量子通信具有一定的实际应用价值。