三维光晶格中玻色凝聚气体基态波函数及干涉演化

基于Gross-Pitaevskii方程，运用有效化学势概念，研究了囚禁在组合势(由磁阱和三维光 晶格组成)中玻色凝聚气体在三维光晶格中的分布规律，并由此得到玻色凝聚气体的归 一化基态波函数.在取消组合势和仅取消光晶格而保留磁阱的两种情况下，运用传播子方 法求解出玻色凝聚气体密度分布的解析表达式.取消组合势后，理论计算所得到的玻色凝聚 气体聚随时间的演化规律与Greiner等的实验结果相一致.仅取消光晶格而保留磁阱时，研 究表明玻色凝聚气体的干涉模式呈现周期性的振荡行为.此外，在磁阱为各向异性的情况下 ， 关键词： 玻色凝聚气体 磁阱 光晶格 干涉模式     

一维光晶格中玻色凝聚气体的干涉

对捕限在三维轴对称谐振势阱叠加一维光晶格的组合势中的玻色凝聚气体，文章基于平均场G-P方程并运用传播子方法，求解玻色凝聚气体基态波函数及其随时间的演化，给出了物质波干涉图样的空间分布与光晶格势周期结构之间的关系.研究表明，运用这一方法得到的光晶格势中物质波干涉条纹与光学中的多光束干涉相类似，并且与Andrews 和Peil等人的实验结果一致.物质波干涉图样随时间的演化也与Sadhan K. Adhikari通过直接数值求解G-P方程所得结果基本相同. 关键词： 玻色凝聚气体 子凝聚原子云 光晶格势 干涉     

磁光捕获冷原子和玻色-爱因斯坦凝聚的研究进展

介绍了磁光捕获冷原子和玻色-爱因斯坦凝聚的物理特性及相关发展和研究,阐述了如何通过实验得到磁光捕获和玻色-爱因斯坦凝聚,并介绍了相关仪器,详细说明了测量其温度及捕获的原子数量的方法.同时还介绍了插入光和磁场上移等获得玻色-爱因斯坦凝聚的方法及红失谐和蓝失谐光如何捕获冷原子的研究.最后介绍了作者所做的研究:冷原子的快速压缩法和玻色-爱因斯坦凝聚的绝热捷径.     

玻色-爱因斯坦凝聚特性及其应用

本文介绍了北京大学建立的玻色-爱因斯坦凝聚实验平台，实现了玻色-爱因斯坦凝聚（图1），获得了原子数为五十万个，温度为50纳开尔文的玻色凝聚体。在此基础上我们精密测量了玻色-爱因斯坦凝聚的相变温度，还利用玻色-爱因斯坦凝聚实验平台通过马越让那跃迁获得了可控的多量子态玻色爱因斯坦凝聚体。并利用四种方法获得了原子激光（图2），其中有三种方法是国际上第一次使用。另外，我们提出了将玻色一爱因斯坦凝聚转入Magic光晶格阱，实现精度优于10^-17的新型原子钟的设想。     

光晶格中的冷原子

光晶格是一种人造光晶体,它是由反向传播激光束干涉形成的周期性势阱构成的。光晶格的周期、势深等参量可以通过调节激光的强度和频率等来准确控制。作为一个纯净可控的实验平台,光晶格已经逐渐成长为模拟多体系统的最便利的工具之一。文章对光晶格中冷原子进行了简单的介绍,重点阐述了玻色—爱因斯坦凝聚、激光冷却、光晶格和量子相变等内容。     

二维线性与非线性光晶格中物质波孤立子的稳定性

利用变分法和数值计算方法研究了二维线性和非线性光晶格中二维玻色-爱因斯坦凝聚体系中物质波孤立子的存在及其稳定性. 利用定态变分原理及Vakhitov-Kolokolov判据总结了线性和非线性结合光晶格中几种参数组合下定态定域解的稳定性. 结果表明, 当存在二维非线性光晶格时, 在吸引和排斥相互作用的原子体系中均可以存在稳定的物质波孤立子. 另外, 利用含时变分法研究了线性和非线性光晶格中物质波孤立子随时间的传播特性, 使波包参数对时间的一阶导数等于零, 可以给出稳定状态对应的参数, 结论和定态变分法给出的结果一致. 最后用数值计算方法研究变分结果的正确性, 把变分结果作为初始条件代入Gross-Pitaevskii方程研究其随时间传播特征, 得到了稳定的传播过程, 所得到的结果和变分分析结果一致. 关键词： 线性非线性光晶格 玻色-爱因斯坦凝聚 孤立子 稳定性     

超短脉冲激光在DBASVP分子中传播时的双光子面积演化和光限幅效应

以一维不对称π共轭分子体系（DBASVP分子）为介质,在双光子共振条件下,从双光子面积定理和严格数值求解Maxwell-Bloch方程两方面出发,分别研究超短脉冲激光在该有机分子介质中的传播过程,从而探讨双光子面积的演化规律,并分析双光子面积定理的适用性.提出了一种数值模拟分子介质光限幅特性的理论方法.分子的电子结构和电偶极矩是基于密度泛函理论利用从头计算方法得到的.研究结果表明,基于慢变幅和慢变相近似以及单模场条件下的双光子面积定理不能很好地描述超短脉冲的双光子面积在该分子介质中的演化规律.基于双光子吸收的分子光限幅特性与分子介质的厚度有关. 关键词： 双光子吸收 光限幅效应 双光子面积定理 超短脉冲激光     

旋量玻色-爱因斯坦凝聚体拓扑性质的研究进展

实现玻色-爱因斯坦凝聚的原子大多具备内部自旋自由度,在光势阱下原子内部自旋被解冻,从而使原子可以凝聚到各个超精细量子态上,形成旋量玻色-爱因斯坦凝聚体.灵活的自旋自由度成为体系相关的动力学变量,可以使体系出现新奇的拓扑量子态,如自旋畴壁、涡旋、磁单极子、斯格明子等.本文综述了旋量玻色-爱因斯坦凝聚的实验和理论研究,旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中拓扑缺陷的种类,以及两分量、三分量玻色-爱因斯坦凝聚体中拓扑缺陷的研究进展.     

光格子中玻色-爱因斯坦凝聚体的超流相

本文采用Bogliubov方法分析了光格子中玻色-爱因斯坦凝聚体的能谱,得到超流-Mott相变条件,指出光格子中BEC是一种典型的超流态,最后给出了超流速度.     

基于信道估计的自适应连续变量量子密钥分发方法

为使连续变量量子密钥分发协议获得稳定的密钥生成率,需要根据信道变化动态调整发送光脉冲的强度.将光纤量子信道看作加性玻色量子高斯信道,给出高斯态通过玻色量子高斯信道仍得到高斯态的证明过程.通过平衡零差检测后,采用最大似然估计法得到了信道参数,进而根据估计的噪声大小自适应调整Alice发送的光脉冲的强度,从而获得稳定的密钥生成率. 关键词： 量子密钥分发 连续变量 玻色量子高斯信道 信道估计     

大功率单色LED的空间相干特性

基于van Cittert-Zernike定理,从理论上计算出大功率单色发光二极管(LED)辐出光,在空间中传输后的空间相干性分布。计算结果表明,自发辐射的LED光源其辐射光在空间中传输后,由非相干光变为部分相干光,且其空间相干性与LED芯片的结构有关。实验上采用双缝干涉对LED辐射光的空间相干性进行测量,由干涉条纹的可见度与两点间的相干度之间的关系得出,非相干LED光源的辐射光在传输后为部分相干光。而采用间隔可调的双缝干涉测量两点间的相干度后发现,LED的芯片发光区域决定了其辐射光在传输中的空间相干性分布。理论计算的空间相干性分布与实验测量结果基本吻合。     

Is the Van Cittert-Zernike Theorem Applicable to Spatially Incoherent Broadband Spectral Source?

This paper deals with the propagation law of mutual intensity and cross-spectral density of the light emitted from an extended broadband spectral source that is spatially incoherent. The mutual intensity of light does not obey the same mathematical formalism as the Van Cittert-Zernike theorem applicable to quasi-monochromatic light, although the cross-spectral density of light does in the propagation zone of the Fresnel diffraction region.     

非均匀展宽对超短激光脉冲传播特性的影响

用建立的"预报校正-四阶龙格库塔"数值算法研究了非均匀展宽二能级体系中超短激光脉冲的传播特性。计算结果表明,非均匀展宽线型的线宽对光脉冲传播会产生调制作用。当线宽大于脉冲的频谱宽度时,脉冲面积演化与面积定理相符且脉冲传播平稳;但随着线宽的减小,脉冲面积演化会越来越偏离面积定理,脉冲传播不再平稳并出现"拖尾"振荡。脉冲主峰的峰值和脉冲的传播速度也受到线宽的影响。     

Light propagation and light scattering

A self-consistent theory is given for the propagation and scattering of light in a material medium. A generalized statement for the extinction theorem is obtained. To first order Yvon's result is recovered for the intensity of polarized scattered light.     

Decrease in spatial coherence of light propagating in free space

It is shown that a highly spatially incoherent light distribution may be generated from a highly coherent one on propagation in free space. This result essentially demonstrates that there exists an inverse of a classic result of optical coherence theory, namely, the van Cittert-Zernike theorem. The analysis also indicates that the technique of phase conjugation may be used to reverse changes in the coherence properties of light, at least those which are generated on propagation in free space.     

Propagation of a Lorentz-Gauss beam through a misaligned optical system

Based on the generalized integral formula and the convolution theorem of the Fourier transform, an analytical propagation formula of a Lorentz-Gauss beam passing through a misaligned paraxial optical system is derived. As numerical examples, the propagation properties of a Lorentz-Gauss beam through a misaligned thin lens with the lateral displacement and the angle displacement are graphically illustrated, respectively. The influences of the lateral displacement and the angle displacement of the misaligned thin lens on the normalized light intensity and the phase distributions are also examined, respectively.     

Photoluminescence Properties of Thin-Film Nanohybrid Material Based on Quantum Dots and Gold Nanorods

The dynamics of coherent propagation of a unipolar subcycle pulse of a large electric-field area (the integral of the electric-field strength with respect to time) in a nonlinear two-level resonant medium is studied theoretically. The propagating pulse is shown to be capable of splitting into a pair of individual components, each of which behaves like a pulse of self-induced transparency. This phenomenon is similar to the well-known phenomenon of splitting of a 4π or 6π pulse into a pair of 2π pulses of self-induced transparency, which occurs in the case of propagation of long pulses, when the notion of the pulse area is applicable and the area theorem holds.     

Causal structure and algebraic classification of non-dissipative linear optical media

In crystal optics and quantum electrodynamics in gravitational vacua, the propagation of light is not described by a metric, but an area metric geometry. In this article, this prompts us to study conditions for linear electrodynamics on area metric manifolds to be well-posed. This includes an identification of the timelike future cones and their duals associated to an area metric geometry, and thus paves the ground for a discussion of the related local and global causal structures in standard fashion. In order to provide simple algebraic criteria for an area metric manifold to present a consistent spacetime structure, we develop a complete algebraic classification of area metric tensors up to general transformations of frame. This classification, valuable in its own right, is then employed to prove a theorem excluding the majority of algebraic classes of area metrics as viable spacetimes. Physically, these results classify and drastically restrict the viable constitutive tensors of non-dissipative linear optical media.     

金属薄膜亚波长微结构的光束集束器件设计

利用时域有限差分方法,模拟了P偏振光高斯光束入射到金属银亚波长细缝与光栅结构的透射情况.由于表面等离子激元波的影响,对称光栅结构透射光呈现对称出射,而非对称结构可以实现小角度定方向的光束集束现象.借助公式推导法及Helmholtz互易定理,可设计出平行入射P偏振光的光束集束器件.由于高斯光束本身的发散性及近场分布的需要,针对高斯光束的器件在结构参量上缩小了12%.在对其他结构参量的优化的基础上,实现了针对633 nm高斯光束的对称出射及光束集束器件的设计.