基于腔光力学系统的全光三极管的压缩特性

全光二极管和全光三极管是实现全光逻辑器件的基础.我们之前已经研究了基于腔量子电动力学的全光二极管的量子统计性质~([1]),讨论了在相干光和压缩光入射的情况下,通过二极管后输出光的压缩性质.这里将研究拓展到全光三极管,以基于腔光机械系统的全光三极管作为研究对象.这种全光三极管通过改变经典抽运光的强度可以对探测光的输出进行有效调控,并可实现光放大.本文具体讨论以压缩光以及相干光作为探测光,通过全光三极管后其输出光的压缩特性.研究结果表明,当探测光为相干光时,不论是否工作在光放大区域,输出光依然为相干光,没有被压缩.而当输入探测光为压缩光时,在全光三极管的光放大区域,输出光依然是压缩光,但压缩特性受到输入光压缩特性以及系统参数的调制.当输入探测压缩光的压缩角为0时,输出光的压缩参量S_1的最小值随输入探测光压缩系数r的增大而减小,最小值接近压缩极限-0.25.但当输入探测压缩光的压缩角改变时,其对输出光的压缩参量S_(1,2)影响很大,压缩性会消失.只有当压缩角θ为π的整数倍时,输出光的压缩性最好.这一结果在量子测量、弱信号检测等领域有着潜在的应用价值.     

1064 nm高功率明亮压缩态光场实验制备中的热透镜效应

本文通过理论和实验分析了1064 nm高功率明亮压缩态光场实验制备过程中,高功率种子光和泵浦光注入光学参量放大器引起的热透镜效应和模式失配。首先根据热透镜理论模型,定量分析了高功率种子光和泵浦光注入光学参量放大器时,周期极化磷酸氧钛钾晶体内部热透镜的等效焦距。然后根据高斯光束与光学谐振腔的模式匹配理论模型,理论分析了高功率种子光和泵浦光与光学参量放大器的模式失配量。最后在高功率明亮压缩态光场正常输出的工作状态下,重新优化种子光和泵浦光与光学参量放大器的模式匹配效率,在种子光功率为500 mW、泵浦光功率为145 mW的条件下,在分析频率3 MHz处,直接测得光功率为200μW、压缩度为-10.8 dB±0.2 dB的明亮压缩态光场。上述实验结果与有关文献测得的压缩度仅相差0.1 dB,表明在本文实验系统中,高功率种子光和泵浦光引起的热透镜效应对光学参量放大器输出明亮压缩态光场的压缩度基本没有影响。     

基于级联光参量放大器的碱金属原子跃迁线波段压缩光源分析

碱金属原子跃迁线波段压缩态光场是量子信息以及精密测量领域的重要量子资源.碱金属原子跃迁线波长短(760—860 nm),受限于非线性晶体的灰迹效应,光参量放大器制备的此波段压缩态光场的压缩度有限,目前典型值约3—5 dB.本文在光参量放大器的理论模型基础上,结合原子跃迁线波段压缩态光场实验制备面临的问题,研究光参量放大器输出光场量子噪声随其物理参数的变化规律,获得最优的物理参数.构建了级联光参量放大器的理论模型,以此为基础分别在分析频率2 MHz和100 kHz,研究了级联环路光学损耗以及相位噪声对级联系统输出量子噪声特性的影响.研究发现,对于兆赫兹波段的压缩,在低的光路损耗以及位相噪声前提下,级联2—3个光参量放大器可实现压缩的显著提升;对于低频段压缩,级联系统对压缩的增强较小.在目前的实验参数条件下,进一步探究了级联系统输出压缩态光场的量子极限以及频谱特性.本研究可为原子跃迁线波段压缩态光场压缩度的提升提供参考和指导.     

利用周期性极化KTP外腔谐振倍频过程实现明亮振幅压缩光

利用自制的单频连续Nd:YVO4激光器输出的1064 nm激光作为抽运源,通过周期性极化KTP晶体外腔倍频过程实现了倍频绿光的正交振幅压缩,并研究了绿光压缩度对抽运光功率的依赖关系,当抽运光功率为59 mW时,实验中观察到压缩度为0.6 dB(考虑到探测效率,实际压缩度为1.1 dB)的明亮绿光振幅压缩光,实验结果与理论预测基本一致。     

纠缠压缩真空态的纠缠转移

通过分析光学分束器对压缩真空态光场的作用,发现如果分束器的输入光是两束具有同样振幅和相位的单模压缩真空态光场,则输出光为双模压缩真空态光场;若分束器的输入光是两束具有同样振幅但有π相位差的单模压缩真空态光场,则输出光仍为两束单模压缩真空态光场.对于双模压缩真空态光场,每个模中容纳的光子数可以是基数或偶数.而对于单模压缩真空态光场,每个模中只能包含偶数个光子.根据这些结果,提出了一个纠缠转移的方案.在这个方案中,两个纠缠压缩真空态光场被用作量子信道,通过利用光学分束器作用和光子数探测的方法,并在经典通讯的帮助下,实现了三个通讯伙伴之间的纠缠转移.     

利用光纤环形腔获得短脉冲的特性研究

利用色散渐减光纤构成的非线性光纤环形镜压缩超短光脉冲的动力学特性，发现脉冲压缩存在最佳长度，此时输出脉冲近似为无啁啾脉冲；在最佳长度附近相当宽的范围内，压缩脉冲具有较好的时域及频域质量。当光纤环长度小于或大于某一值时，都会导致得到的压缩光脉冲质量退化。     

飞秒脉冲正交位相压缩光的产生

利用锁模飞秒脉冲激光二次谐波为抽运源, 同步抽运单共振光学参量振荡器, 抽运光中心波长为425 nm, 重复率为76 MHz, 脉宽180 fs, 光学振荡器下转换晶体采用Ⅰ类共线PPKTP, 实验上实现了压缩度为2.58 dB的正交位相压缩光.考虑到实验系统的效率, 可以推知光学参量振荡器输出的下转换光压缩度为 4.48 dB. 关键词： 同步抽运光学参量振荡器 压缩光 锁模飞秒脉冲     

梳状色散光纤中皮秒脉冲压缩特性研究

利用数值法解非线性薛定谔方程,分析了光脉冲在梳状色散光纤中的传输特性,比较了光脉冲在几种不同的色散变化趋势的梳状色散光纤中的脉冲压缩比及脉冲质量,提出了高阶孤子压缩加梳状色散光纤压缩的方法,并初步讨论了梳状色散光纤对增益开关激光器输出脉冲进行压缩的效果。     

两种基于交叉相位调制的光脉冲压缩方案

基于交叉相位调制的时间透镜可实现精确的二次相位调制, 但是它在光脉冲压缩领域的应用受到了抽运光脉冲的峰值功率过高的限制. 对该峰值功率的表达式进行了推导, 提出使用带有正色散的传输介质来实现输出段色散, 从而降低了抽运光脉冲的峰值功率.并进一步指出, 可以将基于交叉相位调制的时间透镜应用于4f系统, 来实现光脉冲压缩, 从而更有效地降低了抽运光脉冲的峰值功率. 推导了该系统的抽运光脉冲的峰值功率和分辨率的表达式, 并进行了光脉冲压缩的仿真分析.研究结果表明, 在基于交叉相位调制的4f系统中, 可以利用峰值功率较低的抽运光脉冲产生飞秒量级超短光脉冲; 随着压缩系数的提高, 输出光脉冲的脉冲宽度主要受到4f系统分辨率的限制, 并对4f系统分辨率的提高进行了讨论.     

液晶空间光调制器光谱整形的理论研究

 将液晶空间光调制器用于超高斯种子脉冲光谱整形,重点分析了调制器参数对压缩脉冲信噪比的影响,以此为依据对其结构参数进行优化设计,以降低其影响。对整形、放大及压缩过程的理论模拟表明:应用液晶空间光调制器进行光谱整形时,能够有效克服钕玻璃啁啾脉冲放大系统的非线性效应,在放大器输出端保持原始光谱宽度,但液晶空间光调制器对光谱的调制作用使压缩脉冲信噪比降低。     

图像火灾探测中液晶光阀的特性

在实验的基础上,深入研究了TN型液晶光阀的原理和光学特性。发现TN型液晶光阀对红外波段和可见光波段所产生的不同透射和截止效应都取决于光阀的偏振片。分析了液晶光阀的视角和波谱透过率等因素对图像火灾探测的影响,并指出了在利用液晶光阀做光开关的火灾探测系统中应该注意的问题。     

LED红蓝光连续光照及其光强对生菜生长及矿质元素吸收的影响

红光和蓝光是植物进行光合作用和光形态建成的主要光谱,且红蓝LED是植物工厂光源的发展趋势。因此为实现连续光照在植物工厂中的应用,植物对红蓝光谱连续光照的响应特征及其机理亟待探究。在环境可控的植物工厂内,应用ICP-AES技术,研究了红蓝光谱下连续光照及其光强对生菜生长和矿质元素吸收的影响。该研究共包含两个试验,试验一设置了常规光照（12 h/12 h）和连续光照（24 h/0 h）2个光照处理及5个生菜品种,试验二设置了5个连续光照光强处理（80,120,160,200和240 μmol·m-2·s-1）。结果表明,连续光照30 d内生菜的干重和干物质含量能够持续显著提高,且表现为随连续光照光强增加而升高的趋势。但地上部鲜重仅在连续光照的前15 d得到显著提高,并随光强增加而升高。而连续光照30天时,连续光照对生菜地上部鲜重无显著促进作用,甚至显著降低意大利生菜的地上部鲜重。相比常规光照,连续光照30 d显著降低了生菜的Ca,Mg,Fe,Mn,Cu和Zn含量,但这些元素积累量均有所增加。不同光强下,生菜Ca,Fe,Cu和Zn的含量随光强增加而降低,其中Ca和Fe积累量随光强增强而升高,Cu和Zn积累量不受光强影响。Mg元素含量和积累量均随光强增强先升高后降低。Mn元素含量受光强影响不显著,但积累量随光强增大而升高。此外,连续光照30 d生菜叶片出现褪绿萎黄的伤害症状,且伤害症状随光强增加而逐渐加重,说明矿质元素含量的降低在一定程度上加剧了连续光照伤害。综上所述,15 d连续光照能够显著提高生菜产量。全生长期（30 d）连续光照虽能促进生菜干物质累积,但对产量无显著促进作用,同时还会导致生菜矿质元素含量的降低及叶片伤害。相对而言,低光强（80和120 μmol·m-2·s-1）连续光照对生菜无明显伤害作用,且矿质元素含量相对较高,但不能提高产量。研究结果表明短期红蓝光连续光照更适宜应用于在植物工厂生菜栽培,能够获得相比能量投入更高的产量。矿质元素含量的降低可能是长期连续光照伤害的机制之一。     

光拍法测光速实验中的几个误解

利用光拍法测光速的实验中主要存在3个误解.笔者结合实验教学,从光拍频波的原理、光拍频波的形成和传播以及光拍频波的接收和光路调节3个方面,对光拍法测光速实验中易产生误解的内容进行了剖析并给予澄清.     

一种折反式光学系统的消杂光设计

针对一种折反式光学系统相机遇到的消杂光问题,根据杂光计算结果对相机进行了消杂光设计,通过试验对杂光计算结果进行了验证,试验结果与计算结果吻合,验证了消杂光设计的正确性。进行消杂光设计后,相机的杂光系数满足设计指标要求,有效地减小了杂光对图像质量的影响。     

光锥聚光性能分析

推导了光线在光锥中传播的轨迹方程,利用Matlab进行仿真分析,得到了平行光和杂散光入射光锥后的传播情况。结果表明,光锥对大入射角的平行光的聚集能力较好,对杂散光会聚增益较小,在非视线光通信中只适宜作为不同光学元件的结合部。     

不同LED光质对人参种苗叶片生理特性和超微结构的影响

主要针对不同光质对人参种苗叶片生长影响的研究,从而探究人参工厂化育苗的优良光质,为提高种苗质量提供基础依据。试验设置六组处理,分别为白光(W,作为对照)、蓝光(B, 450～470 nm)、红光(R, 625～655 nm)、绿光(G,510～530 nm)、黄光(Y, 585～605 nm)、红蓝光(RB,R/B=4∶1),白光作为对照光源。试验结果表明,不同光质下生长的人参种苗叶片在外观形态、生理特性和细胞结构上都显现明显的差异。在叶面积的生长过程中,红蓝光和白光下的叶面积较大,红光次之,蓝光下最小;在叶绿素含量的分布中,添加蓝光的处理组明显高于对照组,说明蓝光对叶绿素的合成有关键作用,红光下叶绿素含量最低,表明红光不利于叶绿素的合成。蓝光、黄光和白光下叶绿素荧光电子效率较高,而在气孔特性上,绿光、红光和白光的气孔数量较多,单个气孔面积蓝光和红蓝光下较大。通过电镜下叶片超微结构的观察发现,不同光质对叶片的细胞结构产生了明显的影响,主要表现在线粒体和叶绿体的分布以及叶绿体的结构上,其中白光和蓝光照射下的线粒体和叶绿体数量较多,叶绿体片层结构垛叠数上也更紧凑丰富。另外,不同光质下生长的...     

转光农膜的光谱特性研究

通过太阳光谱以及菊花、番茄作用光谱的测试分析 ,讨论了植物生长与太阳光谱的关系 ,表明太阳光谱中 2 80～ 380nm的紫外光 ,5 0 0～ 6 0 0nm的绿黄光及 72 0nm以上近红外光植物利用率较低 ,4 30～ 4 80nm的蓝紫光和 6 30～ 6 90nm的红光有利于增强光合作用。依据植物光合作用和太阳光谱特征 ,设计出CaS∶Cu ,Cl-蓝光膜 ,利用CaS∶Eu2 ,Mn2 ,Cl-,设计出绿光转红光的红光膜。讨论了红蓝复合双峰增益膜及紫外光转红光的稀土有机配合物的光谱特性。农用光能转换剂研制面临新的突破 ,利用反Stocks位移技术研制开发近红外光转红光膜值得关注     

细菌视紫红质的动态透射特性及其应用

细菌视紫红质 (Bacteriorhodopsin,简称 b R)是由嗜盐菌中提取出的一种光敏蛋白质 ,它是一种新型的生物光子学材料。我们测量的 b R膜在黄光和蓝光束分别照射下的非线性透射特性表明 ,在光照开始阶段 ,光的透过率随时间延长而增加 ,然后逐渐达到一个稳定值。黄光和蓝光的透过特性的不同是蓝光达到最大透过率的时间比黄光短。 b R膜在黄光和蓝光双光束同时照射下的非线性透射特性的计算结果表明 ,在某一固定蓝光光强 ,蓝光的透过光强随黄光强度的增加而减小 ,甚至变为零。这说明黄光对蓝光有抑制作用 ,即黄光可以调控蓝光的透过率。这一奇异的透射特性可以用做新出现事物滤波器     

虚光场对光场与玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中光场压缩性质的影响

在压缩真空态光场和二能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中, 应用全量子理论, 采用非旋波近似, 研究了光场的压缩特性以及原子本征频率、原子-光场的耦合系数、光场初始压缩因子以及虚光场对系统光场压缩特性的影响. 研究表明, 光场的两个正交分量均被周期性压缩, 其压缩深度与光场初始压缩因子有关, 光场与原子的耦合系数决定了光场的量子崩塌-回复频率,虚光场效应使得光场的压缩深度增强.     

Non-Rayleigh photon statistics of superbunching pseudothermal light

Superbunching pseudothermal light has important applications in studying the second-and higher-order interference of light in quantum optics.Unlike the photon statistics of thermal or pseudothermal light is well understood,the photon statistics of superbunching pseudothermal light has not been studied yet.In this paper,we will employ single-photon detectors to measure the photon statistics of superbunching pseudothermal light and calculate the degree of second-order coherence.It is found that the larger the value of the degree of second-order coherence of superbunching pseudothermal light is,the more the measured photon distribution deviates from the one of thermal or pseudothermal light in the tail part.The results are helpful to understand the physics of two-photon superbunching with classical light.It is suggested that superbunching pseudothermal light can be employed to generate non-Rayleigh temporal speckles.