平顶光束经表面有缺陷的厚非线性介质后的光强分布

基于非线性薛定谔方程和分步傅里叶算法, 研究了高功率平顶高斯光束经过厚非线性介质后在自由空间传输的光强演变过程, 详细分析了介质表面缺陷对光强演化规律的影响.研究结果表明, 平顶阶数越大, 光束的自聚焦效果越差, 最大光强点越靠近介质后表面.入射光束的初始场强越强, 介质的厚度和非线性系数越大, 光束的自聚焦越强, 且极值点越靠近介质后表面.介质表面的缺陷使得光束在靠近介质后表面有较大的光强. 并且相位调制型缺陷比振幅调制型缺陷对光强的影响更大. 关键词： 平顶光束 自聚焦 缺陷 光强分布     

Detecting a single atom in a cavity using the χ(2) nonlinear medium

We propose a protocol for detecting a single atom in a cavity with the help of the χ⁽²⁾ nonlinear medium. When the χ⁽²⁾ nonlinear medium is driven by an external laser field, the cavity mode will be squeezed, and thus one can obtain an exponentially enhanced light-matter coupling. Such a strong coupling between the atom and the cavity field can significantly change the output photon flux, the quantum fluctuations, the quantum statistical property, and the photon number distributions of the cavity field. This provides practical strategies to determine the presence or absence of an atom in a cavity. The proposed protocol exhibits some advantages, such as controllable squeezing strength and exponential increase of atom-cavity coupling strength, which make the experimental phenomenon more obvious. We hope that this protocol can supplement the existing intracavity single-atom detection protocols and provide a promise for quantum sensing in different quantum systems.     

混沌信号在光纤传输过程中的非线性演化

对光纤混沌传输理论及混沌信号与光纤传输媒介相互作用的物理机制进行了理论研究. 通过耦合激光混沌系统和光纤传输信道，提出光纤混沌信号传输的非线性演化物理模型. 着重分析光纤自相位调制对激光混沌信号传输与演化的作用. 结果表明：自相位调制不影响混沌信号脉冲的形状，但能产生非线性相移使混沌信号频谱展宽；自相位调制不影响混沌信号脉冲的功率分布和场强分布，但能影响混沌信号脉冲的功率频谱分布，影响混沌信号光场以及慢变场的变化. 提出混沌信号在光纤传输中的非线性演化频率啁啾和形式，数值模拟了混沌信号在光纤传输过程中的相位、频谱、场以及场的慢变部分的相空间等演化形式和特点. 关键词： 混沌 光纤 传输 演化     

Evolution of a randomly modulated breather in a nonlinear medium

The evolution of a randomly modulated sine-Gordon breather in a nonlinear medium is studied theoretically. The initial wave field is affected by multiplicative noise. For breather amplitude and velocity, the probability distribution function is determined by means of the inverse scattering transform and the method of cumulants. The distributions are shown to be non-Gaussian. The mean and the most probable values of the breather amplitude and velocity are calculated.     

类克尔介质对二能级原子与压缩相干态相互作用的影响

通过研究原子反转和光子数统计分布,讨论包含类克尔介质的双光子二能级原子与压缩相干态相互作用的量予特性.结果表明,在类克尔介质与模场的耦合强度为原子与模场耦合强度的两倍以上时,原子与模场耦合的作用不明显.     

高Q克尔介质腔中依赖强度耦合的J-C模型中光场相位特性

应用Pegg-Barnett相位理论研究了被克尔介质包围的依赖强度耦合的J-C模型中光场相位演化特性, 结果发现, 原子-光场的耦合常数和克尔介质-光场的耦合常数将导致相位的涨落明显增大, 在原子初始处于非相干性激发时光场的频率也会发生漂移     

变耦合系数的简并拉曼耦合J-C模型中场熵的演化

研究了考虑耦合系数随时间线形变化的简并拉曼耦合J-C模型中场熵随时间演化特性,分析了耦合系数变化的快慢和不同的初始光场对场熵的影响。结果表明:(1)无论光场初始态如何,场熵均呈周期性演化,平均光子数n-的增加并不改变场熵演化周期的大小;(2)初始光场统计性质的不同对最大场熵值和最大场熵值变化的幅度产生较大的影响;(3)线形调制使场熵呈现的完美周期性振荡遭到破坏。当原子-场耦合系数变化缓慢时,原子进入统计混合态的速度被减缓;而当原子-场耦合系数变化较快时,则不仅使场熵演化曲线的振荡周期逐渐减小、振荡频率越来越快,而且使原子与场退纠缠的时刻增多。     

极化激元系统时间演化的量子涨落特性和非经典统计行为

将极化激元系统约化成模型单模光子-TO声子有效相互作用系统， 在此基础上以解析形式讨论了系统的力学量、压缩态、量子涨落特性以及亚泊松分布等非经典效应的动力学演化行为.结果表明，光子场与极化波量子场彼此交换能量过程随时间演化呈振荡性质，光子场和声子场都可以演化成压缩态，其二阶压缩度随时间演化成复杂周期振荡特性，这种非经典特性是非线性相互作用的结果并且以k₁项和k₂项同时存在并相互关联为前提.而此时光子和声子统计分布随时间演化呈现介于超Poison分布和亚Poison分布之间复杂周期振荡的新结果，非线性作用k₁项和k₂项对这种非经典统计行为都有贡献. 关键词： 极化激元系统动力学演化 单模光场-TO声子有效模型哈密顿量 量子涨落与压缩态 亚泊松分布     

宏观可分辨量子态的产生和检测

本文利用SO(3)旋转群性质得到了非线性双折射介质模型的一个严格解.由此证明相干态进入双折射介质后将产生宏观上可分辨的量子迭加态.为检测它们所产生的干涉条纹,本文采用零拍检测方案,计算了初态为线偏振和圆偏振相干光时零拍检测器输出流的几率分布.     

Kerr效应对级联型三能级原子与单模腔场相互作用系统原子占居态几率的影响

采用全量子理论,研究了充满Kerr介质的高Q腔中级联型三能级原子与单模相干光场相互作用系统原子占居态几率的时间演化规律;讨论了原子场模间的耦合系数λ、初始场的平均光子数(初始场强)n和 Kerr介质强度系数μ对原子占居态几率的影响.     

压缩真空场与原子非线性作用系统中原子的量子特性

研究了附加克尔介质的压缩真空场与二能级原子依赖强度耦合相互作用系统中原子的反转特性,并采用密度算符间的距离研究了该模型中原子量子态的演化规律.详细地讨论了克尔非线性作用的强度以及初始压缩真空场的压缩度对原子反转和原子量子态演化的影响.     

克尔介质中皮秒亮孤子多光子J-C模型粒子数反转特性

利用全量子理论研究了克尔介质中皮秒孤子光场与二能级原子多光子相互作用系统中粒子数反转随时间的变化特性,用MATLAB软件编程模拟并讨论了初始平均光子数、克尔介质与场模非线性相互作用强弱、孤子光场与原子耦合强度及相互作用过程中跃迁光子数目对粒子数反转的影响.数值计算结果表明：初始平均光子数越大、克尔介质与场模的非线性相互作用越强、孤子光场与原子耦合强度越小或相互作用过程中跃迁光子数目越多,粒子数反转崩坍与恢复的振荡幅度越小、平均值越大.     

Kerr介质中耦合双原子的纠缠特性

研究了Kerr介质中两个耦合二能级原子的纠缠演化规律, 通过concurrence计算了系统的纠缠度, 讨论了系统初态、Kerr 介质和原子之间的偶极相互作用对腔中两个原子纠缠度的影响. 结果表明: 通过适当选取Kerr介质的耦合系数和偶极相互作用强度, 可以获得固定的两原子纠缠, 并且可以提高两原子之间的纠缠, 甚至彻底消除纠缠猝死现象. 关键词： 偶极相互作用 Kerr介质 concurrence     

克尔介质表面缺陷对高斯-谢尔模型光束的调制

利用惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,推导了高斯-谢尔模型光束经非线性克尔介质的表面缺陷调制后的交叉谱密度公式,研究了受调制高斯-谢尔光束的光强演化特性。数值模拟表明:缺陷也可导致部分相干光束在介质后表面产生一个极强点,缺陷越大,极强点越远离介质。非线性折射率为正值或负值的介质也分别使部分相干光束发生会聚或发散现象。空间相干长度越长以及附加相移和缺陷尺寸越大,光场受调制越厉害。     

压缩真空场与耦合双原子Raman相互作用系统场熵的演化特性

利用全量子理论,研究了压缩真空场与耦合双原子Raman相互作用系统的场熵演化特性,讨论了系统耦合常数和光场初始压缩因子对场熵演化特性的影响.结果表明,场熵的时间演化规律与原子布居差的时间演化规律非常相似.当原子间的偶极-偶极相互作用较弱时,场熵演化呈现周期性的崩塌与回复现象;当原子间的偶极-偶极相互作用较强时,场熵演化呈现不规则振荡,崩塌与回复周期现象消失.     

Kerr介质腔中非关联双模热光场与V型三能级原子相互作用中的场关联特性

研究了Kerr介质腔中非关联双模热光场与V型三能级原子相互作用过程中的场关联特性.通过数值计算和图形分析,讨论了平均光子数、Kerr介质、失谐量以及耦合系数对场的关联特性的影响.结果发现:当V型三能级原子与两模光场发生相互作用时,非关联双模热光场将发生关联,且关联强度与耦合强度、失谐量和Kerr系数有关.当两模热光场和裸原子发生对称相互作用时,两模光场始终处于正关联;增加一模光场的平均光子数,两模光场的关联减弱;Kerr介质和失谐量的增加将削弱两模场的关联;当两模光场与原子发生不对称相互作用时,假设g1>g2,两模光场的关联特性在正关联和反关联之间交替出现.保持场一模的平均光子数不变,增加场另一模的平均光子数,反关联特性消失.     

Dynamics of momentum distribution and structure factor in a weakly interacting Bose gas with a periodical modulation

The momentum distribution and dynamical structure factor in a weakly interacting Bose gas with a time-dependent periodic modulation in terms of the Bogoliubov treatment are investigated. The evolution equation related to the Bogoliubov weights happens to be a solvable Mathieu equation when the coupling strength is periodically modulated. An exact relation between the time derivatives of momentum distribution and dynamical structure factor is derived, which indicates that the single-particle property is strongly related to the two-body property in the evolutions of Bose-Einstein condensates. It is found that the momentum distribution and dynamical structure factor cannot display periodical behavior. For stable dynamics, some particular peaks in the curves of momentum distribution and dynamical structure factor appear synchronously, which is consistent with the derivative relation.     

混合态二能级原子双光子过程的粒子数反转特性

本文采用时间演化算符方法和数值计算研究了相干光场与混合态二能级原子双光子过程的粒子数反转特性,结果表明:量子崩塌与复苏性质和原子初始的混合程度无关,但振荡最大幅值受原子初始混合程度的支配,随着原子初始混合程度的增大,原子反转几率减小;在强场作用下,这种量子崩塌与复苏性质,将随着n值的不断增大而重复地出现复苏收缩现象,且场与原子的非线性耦合越来越强.     

Kerr介质腔中非线性J-C模型的腔场谱

研究了Kerr介质腔中非线性J-C模型的腔场谱.导出了初始光场处于任意量子态时腔场谱的计算公式,给出了光场处于数态、相干态和压缩真空态时的数值结果,讨论了Kerr效应和初始场强对腔场谱的影响.发现在光子数态的情况下,n≠1时均为2峰结构,Kerr介质使得中心频率按x(2n-1)的规律向高频方向移动,并破坏谱结构的双峰对称性;在相干态和压缩真空态情况下,当Kerr效应较弱时,非线性J-C模型中腔场谱的非经典特性较为突出,Kerr效应较强时,呈现多峰结构,谱的结构特征主要由Kerr效应决定,由于原子与腔场的耦合被抑制,腔场谱的非线性特征趋于消失.