色散效应对光学参量放大器量子起伏特性的影响

解析求解了包含色散、损耗和抽运吃空的含时的Fokker-Planck方程,通过数值计算首先获得了色散时简并参量放大(DOPA)系统的光压缩特性.研究结果表明：色散效应是由非线性极化率从χ″增大到χ″/{1+σ²/}/+2而引起的.随着色散效应的逐渐增大,压缩曲线的形状基本相同,且整体向左收缩,最大压缩趋近于线性理论的结果1/(1+μ).还获得了色散时非简并参量放大(NOPA)系统的光纠缠特性.研究发现：当σ给定,随着抽运参数μ的增大,相应的相位变化也增大,非线性极化率的极性发生多次变化,极性为正阶段的增益大部分被极性为负阶段的衰减所抵消,净增益不大,压缩也不大,最小均方差V₁的值逐渐减小,且整体向右移动,接近于线性理论的结果1/(1+μ). 关键词： 色散 量子起伏 光学参量放大器     

非线性简并光学参量放大系统的量子起伏

解析求解了P表象中考虑抽运吃空后的非线性含时简并光学参量放大系统获得压缩光所满足的福克尔-普朗克（Fokker-Planck）方程,并且计算了它在阈值附近及远离阈值的量子起伏。研究表明：若略去与η成正比的项,则通解很自然地过渡到线性近似解。计及与η成正比的项后,该解与Drummond等在阈值附近的微扰展开理论相比,基本相符。但在远离阈值处,微扰展开理论不适用,而该结果在阈值附近以及远离阈值的整个区域均是适用的。当μ→0压缩很小时,起伏趋近于真空起伏;而μ〉〉1,压缩增大时,趋近1／1＋μ线性理论。     

基于光学参量放大器的量子干涉仪的分析

高精度光学干涉仪是实现精密测量的重要工具之一,干涉仪的最终灵敏度受限于真空起伏决定的标准量子极限(SQL)。利用量子资源可以实现突破SQL的相位测量。在基于光学参量放大器(OPA)的量子干涉仪中,将干涉仪两臂中OPA产生的相位压缩态直接作为相敏量子态,通过同时降低散粒噪声和放大相敏场强可以使其灵敏度无条件地突破SQL。然而,量子态对损耗是非常敏感的。通过分析量子干涉仪的各种损耗对其灵敏度的影响,得出了量子干涉仪灵敏度与各种损耗的依赖关系。同时,通过分析灵敏度与分析频率等其他物理参量的关系,得出了进一步优化系统灵敏度、带宽等性能的实验参数。     

非简并光学参量放大器线宽对纠缠增强的影响

非简并光学参量放大器可以有效地增强其注入纠缠态光场的纠缠度。但是由于光学参量放大器具有一定的线宽,所以不可能实现整个频率范围内的纠缠增强。为此,在本文中我们分析了光学参量放大器线宽对纠缠增强效率的影响,为今后开展宽频纠缠增强提供参考。     

色散吸收一维光学系统中光场量子起伏的功率谱

利用格林函数方法量子化色散吸收介质中的电磁场,针对由三层色散吸收介质组成的一维光学系统,研究其中光场的量子理论,借助起伏一耗散定理给出色散吸收介质光腔中光场量子起伏的功率谱,并通过数值计算结果分析和讨论介质的色散吸收性质对光学器件工作性能的影响。结果表明,系统的工作状态与所选光场频率密切相关,并且每一区域中介质的色散吸收性不但影响自身区域的电场起伏功率谱,而且明显地连带另一侧介质中电场起伏功率谱的变化行为。此结果对于研究复杂的介质分布与结构体系在光通信、现代光学工程、微波技术等领域中的实际应用有着重要的指导意义。     

色散吸收非对称介质光腔系统中光场量子起伏的功率谱

借助系统格林函数和色散吸收介质中电磁场量子化过程,通过数值计算研究非对称色散吸收介质光腔系统中光场量子起伏的功率谱.结果表明,介质的折射和吸收性质分别对真空场起伏功率谱的振荡频率、振幅产生影响,腔两侧介质折射系数的对称性能更有效地抑制腔外空间场起伏功率谱的振荡;介质折射系数愈大,则其中光场起伏功率谱振荡中心愈低、振荡频率愈大,与此同时,光腔内真空场起伏功率谱振荡幅度加大.     

含时的线性驱动简并参量放大系统的量子起伏

导出在P表象中含时的线性驱动简并参量放大Fokker-Planck方程，并求其解.在阈值以下或阈值附近，含时驱动Fokker-Planck方程的解与线性理论或阈值附近的微扰理论预言的基本相符.在阈值以上，含时驱动Fokker-Planck方程解的短期行为也与线性近似解相近，但当τ增大后的长期行为完全区别于线性理论的结果. 关键词： 含时的线性驱动简并参量放大 Fokker-Planck方程 量子起伏     

非理想强度差起伏量子非破坏性测量的实验方案

提出了一种强度差起伏量子非破坏性（QND）测量的实验方案,该方案通过一个非简并光学参量放大腔实现。推导了在非理想状态下该系统的传输系数和量子态制备能力的关系式,分别讨论了探针输入噪声谱和探测系统测量效率对其测量的影响。结果表明：探针输入噪声越小,测量效率越高,则其测量质量就越好,且对测量效率越敏感。     

等离子体/色散吸收介质界面系统中光场量子起伏功率谱

利用格林函数方法量子化色散吸收介质中的电磁场,研究了等离子体/色散吸收介质系统光场的量子性质.理论和数值计算表明,系统的工作状态与所选光场频率密切相关,等离子体介质的阻尼性明显地影响自身区域电场量子起伏功率谱,并且对另一侧介质中电场量子起伏功率谱的变化有连带作用.     

graphene量子点的起伏效应对尺寸的敏感性研究

用第一原理研究了graphene量子点器件在不同尺寸时的输运特性,以得到起伏效应所引起的输运特性的变化,以及对尺寸的敏感性.研究结果表明无论电极与锯齿型边界的graphene量子点相连还是与扶手椅型边界的graphene量子点相连,都会受起伏效应较大的影响,并且随尺寸的不同影响程度也不同.加偏压后得到的电流也受较大影响,但两种连法受到的影响随尺寸的增加效果不同. 关键词： graphene 量子点 起伏效应     

啁啾脉冲参量放大特性的数值模拟研究

根据啁啾脉冲激光参量放大技术,数值模拟了光参量放大在啁啾脉冲放大中的应用。研究啁啾脉冲参量放大增益及时间特性,特别是在大信号注入与小信号注入两种有代表意义的情况下,详细地分析了群速度失配、相位失配对放大过程的影响。研究了泵浦光脉冲与信号光脉冲的时间同步要求,讨论了放大系统的稳定性。     

基于光参量放大的高速实时光取样技术

提出了一种基于光参量放大的高速实时光取样方案. 利用色散介质对光纤锁模激光器产生的窄脉冲源进行色散展宽,从而产生线性啁啾光信号. 将该信号和被取样信号同时送入高非线性光纤,利用高非线性光纤中的参量放大效应,将被取样信号的强度信息调制到线性啁啾光信号上. 在接收端利用不同中心波长的滤波器即可滤出不同时间点的取样信号,从而在光域同时完成了高速实时光取样和取样信号的串-并转换. 是实现高速实时取样技术的一种极具竞争力的实现方案. 实验中,实现了对10 Gb/s非归零码OOK信号的40 GS/s的高速实时取样系统,并转换为4路10 GS/s取样信号输出. 在接收端成功根据4路取样信号恢复出被取样信号波形,验证了该实时光取样方案的可行性. 关键词： 光信号处理 光取样 参量放大 高非线性光纤     

具有腔内光放大的单共振光参量振荡器

推导了描述稳态运行，具有腔内光放大的环形腔单共振光参量振荡器(ICOASRO)的功率特性的高斯光束理论.在这种结构的单共振光参量振荡器(SRO)中，适当地选择光放大器的参数，可以很大程度地降低单共振光参量振荡器的抽运阈值.在平均场近似下无二阶非线性交叉耦合作用的具有腔内光放大的环形腔单共振光参量振荡器的工作范围分成四个工作区域，且存在最小的单共振光参量振荡器的抽运阈值.文中的分析考虑了作为光放大器的激光增益介质的端面抽运特性，考虑了一般化单共振光参量振荡器的特性. 关键词： 单共振光参量振荡器 光放大 阈值     

光参量啁啾脉冲放大增益特性研究

 通过对非线性三波耦合方程组进行数值求解，研究了光参量放大的增益特性及饱和放大特性。给出了泵浦光、信号光参数对参量增益的影响及其与晶体饱和长度的关系。且OPA具有传统CPA系统所不具有的优点，将有可能取代传统的CPA系统而作为超短超强激光系统的新型前端。     

Amplification of fluorescence using collinear picosecond optical parametric amplification at degeneracy

We demonstrate the output characteristic of broadband parametric amplification of incoherent light pulses in a 355-nm pumped degenerate picosecond optical parametric amplification with either saturated or unsaturated amplification.The optical parametric amplifier is seeded by the fluorescence generated in a solution of pyridine-1 dye in ethanol.With the saturated amplification,we can obtain high energy incoherent light pulses,whose full width at half maximum bandwidth varies from 16 nm to 53 nm for the different phase matching angles near degeneracy.Moreover,the unsaturated bandwidth of the amplified pulses fits well to the calculated result at degeneracy.Selecting s-polarized fluorescence with a Glan-Taylor prism,the maximum bandwidth of the amplified fluorescence is found to be 59 nm for a purely s-polarized seed.The maximum output energy is 0.67 mJ for the optical parametric amplifier.By using an optical filter and compressor,the generated high energy incoherent light has great potential as the incoherent pump,signal or idler wave of a parametric down-conversion process,so that a wave with a high degree of coherence can be generated from an incoherent pump light.     

基于光束偏转的扫描式宽带光参量啁啾脉冲放大

光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)是超短激光脉冲领域的重要技术之一,增大增益带宽对提高OPCPA的转换效率、实现宽带光参量放大具有重要的意义.本文将光束偏转和非共线OPCPA有机结合,提出了基于光束偏转的扫描式宽带OPCPA模型.分析了通过光束偏转来时刻改变非共线角,以保证各频率成分的相位匹配,从而增大增益带宽的基本原理.采用提出的扫描式宽带OPCPA,针对800 nm中心波长、带宽约为100 nm信号光的光参量放大进行了数值计算.结果表明:经过扫描式OPCPA后,信号光的带宽与放大之前几乎相同,光谱没有窄化;扫描式OPCPA比固定非共线角方式的放大极大地增加了增益带宽和转换效率,实现了宽带的光参量放大;要满足信号光各频率成分的相位匹配,达到最大的增益带宽和转换效率,需要尽量减小加载到钽铌酸钾(KTa_(1-x) Nb_xO_3, KTN)电光晶体上的电压抖动和电压延时.     

基于预啁啾控制的极宽带光参量放大

在以飞秒钛宝石放大系统的倍频光为抽运光和超连续白光为信号光的光参量放大中,针对抽运光的宽带特点,分析了一种新的极宽带相位匹配方法.结果表明,10nm的抽运光带宽可得到近400nm的相位匹配带宽,若抽运光带宽达到20nm,相位匹配带宽就能达到近600nm.零色散波长为800nm的光子晶体光纤产生的超连续谱经光纤传输后为二次啁啾,宽带抽运光经棱镜对展宽具有线性啁啾,满足了极宽带相位匹配方法所需要的光谱分布.理论计算了对输入脉冲进行预啁啾控制应选择的光纤长度和棱镜对在光路中的插入量,为实现极宽带光参量放大提供了 关键词： 啁啾 极宽带相位匹配 光参量放大 光子晶体光纤     

The propagation characteristic of the EPR entanglement for a composite non-degenerate parametric optical amplification system

This paper applies the minimum variance V₁ criterion to monitor the evolution of signal and idler modes of a composite non-degenerate optical parametric amplification (NOPA) system. The analytics and numerical calculation show the influence of the transition time, the vacuum fluctuations, and the thermal noise level on the EPR entanglement of the composite NOPA system. It finds that the entanglement and the squeezing degrade as the minimum variance V₁ increases.