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     

多级石英晶体旋光光学滤波器的滤波特性

根据石英晶体的旋光色散特性,利用光学矩阵方法对多级石英晶体旋光光学滤波器的滤波原理进行了详细的理论分析,推导出多级石英晶体旋光光学滤波器的透射主峰波长和通带半宽度的计算公式.利用分光光度计对单级和多级石英晶体旋光光学滤波器的滤波特性进行了实验研究,结果表明单级和多级石英晶体旋光光学滤波器滤波特性与理论曲线一致.从理论和实验上证明了多级石英晶体旋光光学滤波器与单级相比通带半宽度得到了有效的压缩,且随滤波器级数的增大,压缩的程度也随之增大. 关键词： 光学滤波器 偏振 石英晶体 旋光色散     

铷原子D1线真空压缩光场的产生及态重构

碱金属原子是光量子存储的良好介质,与碱金属原子共振的非经典光场是量子信息处理的重要资源.本文采用周期极化磷酸氧钛晶体作为非线性介质,利用参量振荡过程产生了795 nm(铷原子D1线)的真空压缩光场.通过对平衡零拍探测系统的时域信号进行采集,得到压缩光场不同相位角下的噪声分布;利用极大似然估计法对压缩光场进行了态重构,得到了密度矩阵及相空间的Wigner函数.理论计算了真空压缩场的光子数分布和Wigner函数,并对理论计算结果和极大似然重构结果进行了分析和比较.     

不同偏振飞秒激光经块状材料传输后的脉宽压缩

实验研究了线偏振和圆偏振状态下的飞秒强激光脉冲在块状材料中的传输过程。不同偏振的激光脉冲在传输过程中得到了不同程度的光谱展宽,经色散补偿后,脉冲时域宽度均得到了压缩。详细分析了压缩脉冲的脉宽以及啁啾情况与入射激光脉冲能量之间的关系,比较了飞秒激光在线偏振及圆偏振情况下的不同压缩效果。在线偏振入射光情况下得到了最短21fs的压缩脉冲宽度,在圆偏振情况下得到的最短脉冲宽度为22fs。实验结果表明,这种光谱展宽与色散补偿方式对圆偏振光同样适用,而且圆偏振的入射激光将更有利于对更高能量的脉冲进行压缩。在色散补偿量相同的情况下,压缩效果随入射脉冲能量变化的规律符合理论估计。     

光栅波像差对脉冲压缩的影响

 采用光线追迹的方法,对脉冲压缩光栅系统波像差进行理论研究,构建了有像差脉冲压缩光栅对分析模型,使用该模型通过模拟计算得出了波像差对脉冲压缩效果的影响。理论分析结果表明：脉冲压缩光栅系统最大波像差不大于λ/4时,脉冲压缩比的最大变化率约为2%。脉冲压缩光栅对系统达到衍射极限时,在选择适当的入射角度时,光栅波像差所引起的脉冲压缩比变化并不大。     

光栅波像差对脉冲压缩的影响

采用光线追迹的方法,对脉冲压缩光栅系统波像差进行理论研究,构建了有像差脉冲压缩光栅对分析模型,使用该模型通过模拟计算得出了波像差对脉冲压缩效果的影响。理论分析结果表明：脉冲压缩光栅系统最大波像差不大于λ/4时,脉冲压缩比的最大变化率约为2%。脉冲压缩光栅对系统达到衍射极限时,在选择适当的入射角度时,光栅波像差所引起的脉冲压缩比变化并不大。     

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。     

压缩真空态光场在光纤中传输特性的研究

本文利用简并光学参量振荡器实验制备了光通信波段1.5μm压缩真空态光场,压缩度为(5.03±0.13) d B。将已制备的1.5μm压缩真空态光场和同频率本地振荡光采用偏振复用的方式耦合注入单模光纤中进行传输,在理论和实验上研究了压缩真空态光场在光纤信道传输过程中经典和量子特性的演化,并讨论了本地振荡光在光纤信道中引起的声导波布里渊散射对传输过程的压缩真空态光场影响。实验测量了1.5μm压缩真空态光场在单模光纤中传输距离为8 km时,压缩度为0.14 dB,压缩特性仍得到保持。该研究为实现基于光纤的城域量子信息网络等奠定基础。     

提高能量密度的超衍射极限激光光束相位补偿技术

定义了激光光束衍射远场光斑压缩前后的能量比以及能量密度比来衡量超衍射极限激光光束的质量。通过利用反向传递算法设计了合适的补偿相位板,不但对准直放大的单一横模激光光束进行小于光学衍射极限的发散度的压缩,同时又保证光束能量集中于压缩后的远场衍射主瓣中,使压缩后的远场衍射光斑的能量密度增加。给出了相应的实例。这一结论不但解决了光学超分辨中光束压缩与能量损失不可避免这一矛盾,而且为发散度小且能量密度高的超衍射极限激光光束的实验工作以及该类光束的实际应用提供了理论基础。     

压缩感知理论在光学成像中的应用

压缩感知以信号的稀疏性或可压缩性为条件,以远低于耐奎斯特采样频率对信号数据进行采样和编码。简要概括了压缩感知的基本理论,它采用非自适应线性投影来保持信号的原始结构, 能通过数值最优化问题精确或高概率地重构原始信号。详细介绍了其在光学成像系统中的应用,主要包括单像素相机、超薄成像、编码孔径成像、多路技术智能成像、多光谱成像和CMOS成像等成像系统。最后对该理论的应用前景进行了阐述。     

Bistable Optically Writable Image Memory Using Optical Feedback

A novel, parallel aligned optically addressed liquid crystal spatial light modulator has been used to implement an optically writable image memory. The memory uses a two-beam interferometer with optical feedback which exhibits thresholding, hysteresis, and bistability. We discuss the characteristics of the system, and present the results of an experimental demonstration.Presented at the International Commission for Optics Topical Meeting, Kyoto, 1994.     

非球面光学系统设计、加工及检验的综合考虑

某研究所要求研制一台夜间红外观测系统 ,观测波段为 3～ 5 μm ,焦距 f =90 0mm ,相对口径为 1∶4,视场角 2ω =0 8°。红外焦平面是已有的 ,其冷屏直径为Φ5mm ,冷屏至焦面的距离为 2 0mm。由于从设计开始 ,要求完成的时限很短 ,因此必须将缩短加工周期的问题作为重要因素来考虑。工作在 3～ 5 μm波段 ,首选的必然是非球面反射系统 ,而非球面的加工与检验的难易直接和其参数有关。因此在评价设计结果时 ,不能仅从像质好坏来看 ,还要看其需要的加工周期长短。接受到任务之后 ,首先找到了可行的方案 ,然后设计了几个具体的系统 ,在比较了两个最可行的设计结果之后 ,选择了其中之一。     

基于太赫兹光非对称解复用器结构的低开关能量、高线性度全光采样门实验研究

利用多量子阱结构的非线性半导体光放大器(SOA)构建的太赫兹光非对称解复用器(TOAD), 实验实现了一个开关能量低至25 fJ, 线性度高达0.99的全光采样门. 详细分析了采样脉冲功率和非对称偏移量分别对采样窗口形状、宽度和幅度的影响, 并研究了不同采样窗口宽度下TOAD的开关能量及线性度的变化规律.     

等宽圆环光瞳滤波器的超分辨性能研究

设计一种等宽圆环光瞳滤波器 ,并研究了它的超分辨性能。分析了光瞳中心半径和圆环数对斯特耳比、超分辨能力和旁瓣强度的影响 ,讨论了设计等宽圆环光瞳滤波器时中心半径和圆环数的优化问题。表明圆环数为奇数和偶数时 ,光瞳具有不同的超分辨性能 ;圆环数分别取 1和 2时 ,综合考虑超分辨性能较佳     

光纤通信光开关的物理基础

光开关是光交换系统的基本元件，也是一种基本的控光器件，本文综述了目前光纤通信中所研究和开发的光通信开关器件的物理原理，并给出各类光开关的阈值条件和典型参量。     

Comparison Study of Two Mehods for Realizing Real-time High-efficiency JTC

ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎＳｔｕｄｙｏｆＴｗｏＭｅｈｏｄｓｆｏｒＲｅａｌｉｚｉｎｇＲｅａｌ－ｔｉｍｅＨｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙＪＴＣＧＥＢａｏｚｈｅｎ；ＱＩＮＹｕｗｅｎ；ＺＨＡＮＧＹｉｍｏ；ＨＵＡＮＧＺｈａｎｈｕａ；ＺＨＡＮＧＨｏｎｇ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔ...     

能够补偿二阶偏振模色散的三阶段偏振模色散补偿器

简要分析了偏振相关色散对光通信系统性能的影响,提出了一种三阶段高阶偏振模色散补偿方案,从理论上分析了它同时补偿偏振相关色散和偏振主态旋转的可能性,并提出了其可能存在的两种工作方式.通过数值模拟与两阶段补偿方案进行了性能比较,其偏振模色散容限比两阶段补偿提高约17%个比特周期 关键词： 光通信 光偏振 光纤色散     

10 Gb/s Reconfigurable Optical Logic Gate Using a Single Hybrid-Integrated SOA-MZI

A novel reconfigurable Boolean device based on a single Mach-Zehnder interferometer with semiconductor optical amplifiers is demonstrated at 10 Gb/s using intensity return-to-zero modulated signals. The experimental results show that the device can be dynamically reconfigured to operate as a logic XOR, AND, OR, and NOT gate using optical switches. By properly adjusting the input powers, an extinction ratio higher than 10 dB may be obtained. The potential of integration of this architecture makes it an interesting approach in photonic computing and optical signal processing.     

Generation of Circular Optical Vortex Array

We report on a novel optical vortex array named circular optical vortex array, which is generated by the superposition of two concentric perfect optical vortices. The circular optical vortex array has a constant topological charge of +1 or ?1, the number and sign of which are determined by the topological charges of the two perfect optical vortices. Moreover, the radius of the circular optical vortex array is easily adjusted by using the cone angle of an axicon. Furthermore, the circular optical vortex array and multiple circular optical vortex array can be rotated by changing the initial phase difference of the perfect optical vortices on demand. This work demonstrates a complex structured optical field, which is of significance for applications such as optical tweezers, micro‐particle manipulation, and optical imaging.     

10 Gb/s Reconfigurable Optical Logic Gate Using a Single Hybrid-Integrated SOA-MZI

Abstract

A novel reconfigurable Boolean device based on a single Mach-Zehnder interferometer with semiconductor optical amplifiers is demonstrated at 10 Gb/s using intensity return-to-zero modulated signals. The experimental results show that the device can be dynamically reconfigured to operate as a logic XOR, AND, OR, and NOT gate using optical switches. By properly adjusting the input powers, an extinction ratio higher than 10 dB may be obtained. The potential of integration of this architecture makes it an interesting approach in photonic computing and optical signal processing.