基于压缩光的量子精密测量

对任何物理量的测量都有一定的噪声, 经典测量所能达到的最小噪声一般称为散粒噪声, 对应着测量的标准量子极限. 利用压缩光可以突破标准量子极限, 从而提高测量精度. 本文介绍了压缩态光场用于突破标准量子极限的基本原理, 以及压缩态光场在相位测量、光学横向小位移及倾斜测量、磁场测量以及时钟同步等精密测量领域的应用和最新进展.     

量子点半导体光放大器波长转换的Q因子特性

为了改善全光波长转换器的转换性能进而提高输出信号质量,研究了波长转换器的Q因子特性。采用牛顿迭代法和四阶龙格库塔法解光场传输方程和跃迁速率方程,分析了输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度4个因素对全光波长转换器的Q因子特性的影响,并将得到的结果与相同条件下的输出消光比比较。结果表明:增大输入信号光功率,Q因子先增大后减小,并且在-12 d Bm时取得最大值8.819 d B;Q因子随着脉冲宽度的增加而不断下降;增大最大模式增益和有源区长度,Q因子增大。在实现波长转换的基础上,优化各参数数值,得到的Q因子达到16.680 d B,输出信号质量较好。要同时获得高的消光比和Q因子,提高输出信号的质量,必须选取适当的输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度。     

基于单腔光力学系统的连续变量量子导引研究

量子导引相较于其他量子纠缠类型的优势在于它具有天然的不对称性,可以实现单向、且一方设备不依赖的量子任务。本文研究了特殊条件下,即力学振子的频率刚好是腔的自由光谱区的一半时,由单泵浦的光力学系统中产生的三组份量子导引特性。研究结果表明：力学模对两个光模的导引要强于光模对力学模的导引,联合导引的能力要大于单个导引的能力,且通过调节失谐量或温度可以实现力学模和光模之间的单向导引和双向导引之间的转换。该研究对于实现更安全的量子通信和构建多频率系统混合的量子网络具有一定的参考价值。     

量子逻辑网络的核磁共振实现

利用相位相反技术,设计出了实现精确的CN门的脉冲序列;构造了三量子位的双重控制相位旋转门（CCS门）,它是将核磁共振(NMR)实现Grover量子算法从二量子位推广到三量子位的关键逻辑门,而且,依此方法,可以用NMR实现N量子位的Grover量子算法;还给出了量子Toffoli门以及量子态的各种对称操作的逻辑部件。所有这些逻辑操作都是构建量子态工程的工具。文中大部分脉冲序列己经在实验中得到验证,这些结果对于量子计算的理论研究和实验实现都具有现实意义。     

基于量子点半导体光放大器全光波长变换特性

从光电集成电路的角度出发,根据量子点半导体光放大器(QD-SOA)中载流子跃迁速率方程和光场传输方程,建立了QD-SOA等效电路模型,并通过电路仿真的方法对QD-SOA的增益谱、饱和增益特性等进行了仿真和分析;利用QD-SOA的交叉增益调制研究了速率分别为40Gbps、100Gbps和160Gbps时的波长转换特性,并分析了不同的偏置电流、功率的信号光和探测光对输出信号消光比和Q值的影响,其转换速率可达到100Gbps,消光比ER约为10dB,Q值约为2.2.该研究对提高基于QD-SOA的交叉增益调制波长转换的性能具有指导意义.     

利用二维光放大图像的显微镜

生物学家一直梦想着有一台高精度的摄像机能拍摄下小于光波波长的活细胞的图像．最近美国马里兰大学的Igor Smolyaninov教授领导的研究组显示了这方面的成果．科学家们以前就知道，当光照射在一块金属表面时，它可以激发出一种波，称为表面等离体子(plasmon)，它实际上是一种二维电磁波与导电电子耦合的光波，有时就称为二维光波．     

可控偏振的量子点光发射

正瑞典研究人员已公布了一项计划,准备制造能发射线性偏振光的量子点。林雪平大学的Anders Lundskog及其同事通过在基部已加长的微型六角形氮化镓金字塔的顶部种植量子点,使氮化铟镓量子点所发射的光处于受控状态。他们发现,发射光的偏振方向与基部延长轴是一致的。通过调节氮化铟镓中的铟含量,原则上就可将由量子点发射的光从紫外线波长调到红外线波长。这种方法的好     

基于光子晶体的量子点半导体光放大器波长转换特性

量子点半导体光放大器(QD-SOA)具有皮秒级的增益恢复时间和超快的载流子浓度恢复等特点,光子晶体(PC)与QD-SOA结合后具有强非线性效应、低吸收损耗、高功率传输和低功耗等优点。研究了光子晶体-量子点半导体光放大器(PC-QDSOA)的波长转换特性,详细分析了最大模式增益、泵浦光功率、探测光功率、有源区长度对PC-QDSOA波长转换Q因子的影响及注入电流、泵浦光功率、探测光功率、有源区长度与PC-QDSOA波长转换消光比的关系,并将PC-QDSOA仿真结果与QD-SOA的仿真结果进行比较。结果显示PC-QDSOA的Q因子和消光比的数值总是大于QD-SOA,说明PC-QDSOA比QD-SOA的输出信号质量更好,信号传输效率更高,转换性能更优越。研究结果对PC-QDSOA的应用具有一定的指导意义。     

光的量子相干性与光频率的超精密测量--2005年诺贝尔物理学奖评述

2005年的诺贝尔物理学奖授予了现代光学领域的科学家，其中诺贝尔奖的一半授予了哈佛大学的Roy J．Glauber教授，以表彰他在光的量子相干性理论方面的突出贡献，诺贝尔奖的另外一半授予了美国科罗拉多大学与美国国家标准技术研究院联合实验（JILA）的John L．Hall教授和德国慕尼黑大学教授、马克斯普朗克-量子光学研究所所长TheodorW．Hansch教授，以表彰他们在光的超高精密测量方面的突出贡献，文章介绍了三位诺贝奖得主的贡献及其意义．     

量子理论新方法研究光的双缝衍射

用量子理论新方法研究光的双缝衍射实验现象,首先用光的量子理论计算光在缝中双缝衍射的波函数,再由基尔霍夫定律计算光的衍射波函数,由衍射强度正比于衍射波函数模方,从而得到光双缝衍射强度的解析式,把量子理论计算结果和经典电磁理论计算结果以及与实验数据三者进行比较,发现量子理论结果与实验数据符合更好,而经典电磁理论计算结果与实验有一定偏差.从而说明量子理论更能精确解释光的衍射现象.该方法还可进一步研究光的单缝、多缝以及光栅衍射的实验现象.     

光的量子相干性与光频率的超精密测量*——2005年诺贝尔物理学奖评述

2005年的诺贝尔物理学奖授予了现代光学领域的科学家,其中诺贝尔奖的一半授予了哈佛大学的Roy J. Glauber教授,以表彰他在光的量子相干性理论方面的突出贡献,诺贝尔奖的另外一半授予了美国科罗拉多大学与美国国家标准技术研究院联合实验室（JILA）的John L. Hall教授和德国慕尼黑大学教授、马克斯普朗克－量子光学研究所所长Theodor W. Hnsch教授, 以表彰他们在光的超高精密测量方面的突出贡献.文章介绍了三位诺贝奖得主的贡献及其意义.     

新型光波导阵列电光快速扫描器的光波导效应

对新型光波导阵列电光快速扫描器中的光波导效应进行了研究,分析了考虑光波导模式效应的光波导阵列电光快速扫描器的扫描特性,指出光波导模式特性主要影响新型光波导电光快速扫描器的扫描范围和效率,并研究了在应用该器件进行光束扫描时的技术要求.     

基于量子阱效应的光开关

把三块各带有一个缺陷的光子晶体结合起来,如果中央晶体的缺陷模处在两侧晶体的禁带中,缺陷模内的光波会受到两侧晶体的阻碍并被局域在中央晶体内,形成量子阱结构;若一侧晶体的缺陷模被移动到中央晶体缺陷模处,则只有一侧晶体阻碍在中央晶体缺陷模内传播的光波,量子阱效应完全消失,光的传输受到最大程度的阻碍.这种结构可同时具有窄带滤波器和光开关的功能,据此提出了一种高效的、灵敏的光开关的设计.采用传输矩阵法计算了一维光子晶体的透射谱和场分布.     

一类状态非能控量子系统的开环控制

借用Grover搜索法给出了一类基态能控性(一般不是状态能控性的)的有限维量子系统实现不确定性状态控制的具体方案,并估计了实现状态控制的成功概率上界,讨论了实现该状态能控性的量子仿真.     

基于压缩光的量子激光雷达技术

利用Wigner函数对真空态、单光子态、压缩态在相空间的噪声分布进行仿真,并系统分析了基于压缩光的量子相干激光雷达和压缩光注入式量子激光雷达.研究表明,相比经典激光雷达,较高压缩度有利于量子相干激光雷达探测信噪比的提升,理论上8dB的压缩度可以使信噪比提高6.25倍;而压缩光注入式量子激光雷达系统的空间分辨率主要取决于真空压缩光的压缩度和无噪声相敏放大系统的增益.由于压缩光对探测信噪比的提升作用,量子激光雷达在微弱信号探测和高分辨率成像领域具有显著优势.     

通过带有侧向耦合量子点的量子线中的光辅助隧穿

应用非平衡格林函数方法,研究了带有微波调制的侧向耦合量子点的量子线中的光辅助隧穿.在考虑了量子干涉和微波场的情况下,得出并讨论了电子传榆幅度和相位方面的信息.电子传输幅度显示出一系列的反共振峰(对应图中的谷结构).峰值的高度与振荡的微波场的幅度和频率有关,而峰的位置只与微波场的频率有关.在有限温的情况下,反共振峰值的高度随着温度的增加而减小,当温度足够高时,反共振峰会消失,特别地,在一定的温度下,低温下谷的地方会演变成峰.     

集成双波导半导体光放大器光开关实现波长转换的理论研究

建立了基于集成双波导半导体光放大器的光开关(ITG-SOA-Switch)的理论分析模型.与半导体光放大器(SOA)的特性相比较表明，由于ITG-SOA-Switch合并了多种物理效应，故其静态增益饱和曲线在饱和功率点附近具有大幅度陡峭下降的独特性质.理论分析和10 Gbit/s波长转换模拟结果显示，恰当地选择输入抽运光的功率范围，ITG-SOA-Switch波长转换器输出转换光的消光比特性较之输入抽运光会有显著的改善. 关键词： 波长转换 半导体光放大器 集成双波导半导体光放大器 光开关     

浅ZnCdSe/ZnSe量子阱的光泵受激发射

本文主要研究浅ZnCdSe/ZnSe单量子阱在77K温度下的光致发光。在不同激发密度下,讨论了该结构的发光机制,把77K温度下的受激发射归结为是激子-激子散射所引起的。文中还分析了在浅ZnCdSe/ZnSe量子阱中能够实现与激子相关的受激发射的原因。     

量子保密通信用的光精密控制强衰减技术

光衰减技术是一种重要的光学技术,它在许多领域有重要的应用.在量子密钥分配中采用光衰减技术可获得单光子序列,这是量子保密通信的基础.用线性分束耦合器形成多个输出口,将光强的时序衰减变为光强沿输出口的空间分布,研制出了量子保密通信用的精密控制强衰减器,实现了对光子数的精密控制.