弱相干场耦合腔系统中的纠缠特性

研究由三个全同的二能级原子与耦合腔构成的系统, 考虑腔场处于弱相干态的情况. 采用Negativity熵度量两子系统间的纠缠, 利用数值计算方法研究了两个原子之间和两个腔场之间的纠缠性质. 讨论了腔场间的耦合系数和腔场的强度对纠缠特性的影响. 研究结果表明: 随光场强度增大, 原子间纠缠和腔场间纠缠均增强. 另一方面, 随耦合腔的耦合系数增大, 两原子间的纠缠减弱, 腔A和腔B间的纠缠增强; 而腔B和腔C间的纠缠, 以及腔A和腔C间纠缠与腔场间的耦合系数间存在非线性关系.     

一种广义三模腔光机械系统的相干完美吸收与透射

提出了一种广义的三模式腔光机械系统,系统的中间是一个反射率为100%的可移动的全反射机械振子,两侧均由一个部分透射的固定光学腔镜构成.其中两个光学腔由一束较强的控制场和一束较弱的信号场驱动与同一个机械振子实现耦合.较弱的信号场将会被该系统完全吸收而不产生任何能量输出,并且当相干完美吸收产生时,输入信号场的能量将由两个腔场和机械模共同分担;较弱的输入信号场由一个腔完美透视到另一个腔而不产生任何的能量损耗.分析与数值结果显示,在不同参数机制下,在该三模光机械系统中可以实现相干完美吸收、相干完美透射和相干完美合成的量子现象.此外,改变腔与腔之间的耦合度,可以实现输出探测场在相干完美吸收和相干完美透射之间转换;通过简单的相位调制,可以实现探测场左腔-右腔的输出和输入方向的互换.这些动态控制在量子信息网络可用来构造光子开关、光子路由、光子交换机等一些特殊功能的光子学器件.     

原子与弱相干腔场相互作用系统中的量子特性

考虑腔场处于弱相干态的情况,研究了两个全同的二能级原子与耦合腔相互作用系统中原子的偶极压缩和原子间的纠缠特性。研究结果表明,随耦合腔耦合系数增大,原子的偶极压缩减弱。另一方面,随耦合腔耦合系数增大,原子间的纠缠也减弱,这一结果与耦合腔处于真空态的情况相反。     

三耦合腔系统双光子过程中的纠缠特性

研究腔与腔之间通过双光子过程耦合的三耦合腔系统,考虑每个腔囚禁一个二能级原子,并且原子通过双光子跃迁过程与腔场共振相互作用的情况。采用负本征值来度量两个子系统间的纠缠,利用数值计算方法研究了系统中两个子系统间的纠缠动力学特性。讨论了腔场间耦合系数变化对两个子系统间纠缠特性的影响。研究发现,随腔场间耦合系数的增大,两原子间的纠缠增强,两腔场间的纠缠减弱。     

微波驱动下超导量子比特与磁振子的相干耦合

实验上展示了钇铁石榴石(YIG)晶体小球中磁振子与超导量子比特的驱动缀饰态之间的相干强耦合,磁振子的加入使得在超导量子比特中形成了双重缀饰态.实验中一个钇铁石榴石晶体小球与一个超导量子比特同时放置在三维谐振腔中,分别通过磁偶极相互作用和电偶极相互作用与谐振腔中的本征场(TE102模式)耦合,并通过腔模作为媒介实现两者之间的有效相干强耦合.给超导量子比特施加一个共振的微波驱动并改变驱动强度,测得耦合系统能级劈裂随驱动强度的变化,并理论上利用粒子-空穴对与玻色场耦合的模型做了计算.在大部分的驱动强度范围内实验结果都与理论计算结果符合得较好,表明驱动下的比特-磁振子耦合系统可以用来模拟粒子-空穴对称对与玻色场的耦合系统.本文使用的混合量子系统为模拟玻色子与费米子的混合系统提供了一个新途径.     

磁光阱特性及冷原子集合行为的实验研究

磁光阱目前已经成为量子光学领域的内的一种强有力的研究工具，在实现了铯磁光阱后，我人通过对实验系统的改进提高了磁光阱的性能，在此基础上对磁光阱中原子数目和密度与磁光阱参数（包括激光光强，失谐以及磁场梯度等）的关系进行了系统的实验研究，结果与我们的理论预计大致符合，同时我们还观察到调节冷却激光光束准直和补偿地磁场的姆霍兹线圈电流过程中出现的冷原子云形状的变化，包括原子云的干涉图样，多亮点原子云，环形原     

磁液磁光双稳特性的研究

本文基于磁液磁致双折射效应,实现了其磁光双稳特性的研究。理论上,建立了其磁光双稳传输模型、进行了计算机模拟,并在此基础上建立了相应的实验分析系统。研究表明:磁液薄膜具有良好的磁光双稳特性,可用作超长波红外波导器件。     

三能级原子与耦合腔相互作用系统中的纠缠特性

采用Negativity熵来度量两个子系统间的纠缠,利用数值计算方法研究了简并Λ型三能级原子和简并V型三能级原子与耦合腔共振相互作用系统中原子之间、腔场之间和原子与腔场间的纠缠特性.给出了系统初始激发数为1时系统态矢的演化公式;讨论了腔场间的耦合系数变化对纠缠特性的影响.研究结果表明:随腔场间的耦合系数增大,原子间的纠缠增强,腔场间的纠缠减弱.     

光纤耦合双光学腔系统的相干动力学

为了研究量子相干性在腔量子电动力学系统中的动力学和分布特性,基于两个各自捕获原子系综的光学腔建立了双光学腔系统,腔与腔之间由光纤耦合.利用相对熵度量的量子相干性,引入量子相干非平衡性的概念,分析了系统中相干动力学和光纤-腔耦合强度对相干性分布的影响.结果表明:在强耦合极限下,光纤-腔耦合强度的增加有利于保持两腔中的原子的整体相干性;光纤-腔耦合强度、原子-腔耦合强度以及原子数三个参数之间满足特定条件时,腔内的原子相干性可以传输至另一个腔.考虑腔、光纤及原子都存在耗散的情形,对比了不同耗散速率和非耗散情形下的相干性演化,发现耗散使得耦合双腔系统的相干性以及各个腔中的原子相干性发生衰减.     

混合腔光力系统的双光子散射

混合腔光力系统同时包含一次和二次光力相互作用。本文研究了混合腔光力系统中的双光子散射问题。在Wigner-Weisskopf框架下,通过求解散射过程,获得了混合腔光力系统散射态的解析表达式,揭示了双光子散射的4个物理过程：1)双光子均被直接反射,不进入腔中;2)一个光子被直接反射,另一个光子入射进腔中;3)两个光子按次序先后入射进腔中,但腔中最多只有一个光子;4)两个光子均入射进腔中。通过分析双光子散射谱,发现在该散射过程中可以产生双光子频率反关联,并且发现了混合腔光力系统中的参数与双光子散射谱特性之间的联系。该研究不仅提供了一种产生关联光子对的散射方法,而且提出了一种表征光力系统参数的光谱方法。     

Coherent Optical Access System Based on Time Interleaved Phase-Diversity Detection

In order to realize the alternate detection of the in-phase and quadrature components of the signal, a coherent detection scheme based on a preset frequency offset is proposed in this paper. The hardware quantity required by this scheme is the same as that of heterodyne detection, which is half of that of homodyne detection. Relevant experiments and simulation results show that, compared with the heterodyne detection scheme. This scheme does not require a subsequent down-conversion process and has a lower bandwidth requirement for the receiver. In order to solve the signal distortion caused by dispersion, laser frequency offset and receiver bandwidth limitation in this scheme, an adaptive real-value equalization structure is proposed. It provides a low-cost and low-complexity solution for the application of coherent detection in cost-sensitive access networks.     

基于Optisystem的高速光纤传输系统的色散补偿

利用Optisystem软件,对40Gb/s单信道光纤传输系统中基于RZ调制格式下的色散补偿进行仿真,比较了前置补偿和后置补偿的色散补偿性能,并提出了一种对称补偿,仿真结果表明对称补偿的色散补偿性能最好,最后分析了入纤光功率和光纤光栅的带宽对色散补偿系统的影响,均取得了比较理想的结果.     

基于蒙特卡洛法的水下无线光传输特性分析

水下无线光传输面临功率衰减和时域宽度变大的问题,蓝绿光长距离传输特性更难以测试.利用蒙特卡洛法对水下蓝绿高斯光束传输过程进行仿真,分析海水类型、传输距离和发散角等因素对接收功率及脉冲响应的影响,数值对比小发散角情况下不同海水类型和传输距离的接收面上功率分布.结果表明,随着海水衰减系数、传输距离和发散角的增加,接收功率逐...     

基于磁光调制的多光谱目标识别系统的研究

基于特征光谱的目标识别技术具有检出能力强,可分辨目标种类等优点,但也存在一定的问题,即需要事先获取背景光谱作为先验知识且要求背景光谱随时间的变化较小。由此限制了其在新环境、复杂环境中实时目标识别方面的应用。设计了一种采用磁光调制配合特征光谱分析的技术手段,使目标识别过程中无需事先获取背景谱,从而实现了一次采集获取被测目标信息的功能,相比传统的目标检测方法而言,对战场的适应能力更强,具有较好的实用意义。同时,磁光调制技术有效地抑制了背景杂散光的干扰,从而提高了目标识别概率。由于磁光调制提供了目标光谱的累加迭代信息,故即使未知背景光谱或者背景光谱变化较大时,也可以通过目标光谱的迭代信息大幅提高目标识别率。针对不同被测目标的回波光强与背景光强值进行实验分析,结果显示,三种目标对调制线偏振光的反射能力明显强于背景。采用伪装色的被测目标对可见光成像目标识别影响很大,而调制偏振型系统仍能很好地识别目标。在此基础上,对0.5～2 km范围内的目标进行多特征波长目标种类识别。采用三个特征波长时,目标识别概率在2 km左右明显降低,采用四个或五个特征波长位置时,可以实现95.0%以上的目标识别概率,同时为了降低运算量提高系统的实时检测能力,最终采用四个特征波长。     

光双二进制传输系统的性能研究

光双二进制信号的谱宽是传统二进制信号的一半,采用双二进制传输比二进制传输色散限制的中继距离可增加一倍.本文对采用传统光接收机的光双二进制传输系统用MATLAB进行了通信仿真.结果表明:在完全消光条件下,10 Gb/s双二进制信号在常规单模光纤上传输可达160 km,40 Gb/s双二进制信号在非零色散光纤上为30 km,均比二进制增加了一倍;详细考察了消光比对传输的影响,只有消光比大于25 dB时,双二进制相对于二进制传输的优越性才呈现出来.     

光纤传输过程中的色散特性

基于光纤传输对于光纤通讯技术的重要意义,数值模拟光纤传输过程中的色散关系,得到随着光纤长度的增加,光纤传输中比特率减小,当入射波长为1.28μm时,光纤色散为0ps·nm<'-1>km<'-1>,研究结论为光纤传输器件设计提供理论依据.     

基于相干光时域反射计的光纤温度传感测量

  研究了基于相干光时域反射计的光纤传感技术,分析了基于相干光时域反射计的分布式温度传感机理.根据传感系统的组成和原理,建立了仿真模型,利用MATLAB对传感系统的性能进行了仿真与分析,结果表明基于相干光时域反射计的传感系统可以达到温度测量分辨率为0.01 ℃,空间分辨率为1 m的性能指标.     

基于相干光时域反射计的光纤温度传感测量

研究了基于相干光时域反射计的光纤传感技术,分析了基于相干光时域反射计的分布式温度传感机理.根据传感系统的组成和原理,建立了仿真模型,利用MATLAB对传感系统的性能进行了仿真与分析,结果表明基于相干光时域反射计的传感系统可以达到温度测量分辨率为0.01℃,空间分辨率为1m的性能指标.     

利用光子回声技术对光的相干态进行存储的研究

具备有效存储和读取光的相干态的能力是实现连续变量量子信息存储的关键。本文研究了利用混合光子回声技术对光场的相干态进行存储和读取。光量子态被记录在原子系综的基态的两个相干能级中从而实现长时间的量子态存储。考虑到由于原子退相干的噪声效应,我们发现在目前可实现的技术条件下存储保真度仍然高于保真度阈值2/3。我们的研究为实现高效准确的基于量子回声技术的光量子态存储提供了一些切实可行的实践指导。     

相干光反馈系统模拟解泊松方程

本文利用相干光反馈系统成功地实现了光学方法获取泊松方程的模拟解，其解函数能以图像的形式实时显示。它展示了相干光反馈系统的广泛应用前景。