量子光频梳产生实验研究

利用中心波长为815nm的锁模飞秒激光的二次谐波抽运单共振同步抽运光学参量振荡器(SPOPO),实现了压缩真空态量子光频梳的产生。通过平衡零拍探测系统,测得0阶超模脉冲的压缩度为3dB,实际压缩度为5.15dB,理论模型得到的压缩度与实验结果吻合良好。理论分析了单共振SPOPO的输出耦合镜透过率、内腔损耗及探测装置效率对压缩度的影响,为优化量子光频梳的实验测量提供了指导。     

太赫兹量子级联激光器光频梳射频传输

针对太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号提取与传输存在的阻抗不匹配问题,设计并提出了一种输入阻抗为20Ω、输出阻抗为50Ω的渐变微带线结构,研究了该结构的准TEM模电场分布,并根据S参数建立了相应的LC等效电路模型分析其物理机理。实验中,将渐变微带线结构应用于太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号提取与测试,以验证渐变微带线传输射频信号效果,成功测量得到太赫兹量子级联激光器重复频率,其线宽为3.7 kHz,信噪比达到60 dB,在注入电流为700～900 mA范围内重复频率表现为稳定的单模信号,测量得到的最大保持和幅度艾伦方差结果同样表现出重复频率的稳定性。实验结果表明,所设计的渐变微带线具有良好的阻抗匹配效果,能够实现对太赫兹量子级联激光器光频梳射频信号稳定的提取和传输。     

红宝石相位共轭激光器泵浦的KTP光学参量振荡器

光参量振荡器的阈值与泵浦光的光束质量有极大的关系,为降低光学参量振荡器起振阈值,本实验将受激布里渊散射相位共轭效应引入光学参量振荡器的泵浦源中,以改善光束质量,使光学参量振荡器振荡阈值降低到原来的２５％－７％。     

钙离子光频标研究进展

钙离子光频标是原子光频标的成员之一。中国科学院精密测量科学与技术创新研究院(原武汉物理与数学研究所)从2000年开始选择钙离子为研究体系,先后解决了单离子稳定囚禁与有效冷却、超窄线宽激光稳频等一系列关键问题,特别是一步步抑制微运动和黑体辐射效应,实现了不确定度3.0×10^-18的液氮低温离子光频标和不确定度4.8×10^-18的室温离子光频标,稳定度达到6.3×10-18@52万秒。通过集成化设计,实现了不确定度1.3×10^-17、高鲁棒性的可搬运钙离子光钟,并基于该光钟实现了高程差测量应用。通过参考本地铯喷泉钟和本地时标,并远程溯源到国际秒定义,实现了不确定度达3.2×10^-16的钙离子光频跃迁绝对频率测量。钙离子光频跃迁被国际计量局推荐为新增的次级秒定义参考。     

囚禁冷却离子光频标

激光技术和冷原子物理的发展促进了冷原子光频标的研究.文章主要介绍了激光技术与光频标的关系,并重点介绍囚禁离子光频标的工作原理和相关的研究进展.     

囚禁冷却离子光频标

激光技术和冷原子物理的发展促进了冷原子光频标的研究.文章主要介绍了激光技术与光频标的关系,并重点介绍囚禁离子光频标的工作原理和相关的研究进展.     

红宝石光量子放大器

本文讨论了光量子放大器的谐振腔、振荡过程和输出辐射的性质。讨论了有关的各因素对量子放大过程及结果的影响。提出一些判断谐振腔和工作物质优劣的判据,提出结构单波型腔的可能性,最后叙述了一个实验结果及对它的分析,所得光的频率角分布的结果可以解释有关实验结果。     

微腔光频梳研究进展

光频梳由一系列离散且等距分布的相干激光组成,可作为高精度光学频率标尺,对时间和频率进行精确测量.微腔产生的光频梳具有小尺寸、低功耗、可单片集成等优势,成为近年来的研究热点.孤子的出现极大提升了微腔光频梳的相干性,其产生过程包含着丰富的非线性物理动态,且在光钟、超快测量、相干通信等多个领域具有很好的应用前景.回顾了微腔光...     

光频谐振腔的准几何理论

用变换矩阵理论分析了光频谐振腔的某些特性,指出腔的本征态只有点光束和高斯光束两大类。     

高准确度的钙离子光频标

近年来,冷原子技术和激光技术促进了高精度光频标的发展,有望在建立时间基准、推动基础研究和满足国家需求等方面发挥重要的作用.本文介绍了中国科学院武汉物理与数学研究所近年来在高准确度钙离子(~(40)Ca~+)光频标研究方面的进展:采用新的ULE腔系统,实现了729 nm钟跃迁激光器1—100 s的频率稳定度均优于2×10~(-15),通过对外场和环境效应的控制及克服,特别是囚禁离子运动效应的抑制,获得单个钙离子光频标的不确定度优于5.5×10~(-17);通过两台光频标的比对,测得20000 s的稳定度也进入10~(-17)量级;基于高精度钙离子光频标平台,进行了相关精密测量的工作,包括:基于全球定位系统的超高精度远程光频绝对值测量方案,第二次测量了钙离子的光频跃迁绝对值,该测量结果再次被国际时间频率咨询委员会采纳,更新了钙离子的频率推荐值;精确测量了钙离子的钟跃迁魔幻波长,由此提出新型的全光囚禁离子光频标的方法;精密测量了钙离子的亚稳态寿命等参数.以上工作推动了基于冷原子的精密测量工作.     

离子光频标的原理和发展

人类对时间的计量历史可以追溯到几千年前,随着科学技术的发展与进步,人类对事件的计量精度也越来越精确。当前,世界上最精确的计时工具为光频标,可以达到百亿年不差一秒的水平。文章回顾了离子光频标的发展过程和当前的研究进展,简要介绍了钙离子光频标和量子逻辑铝离子光频标的原理及进展。     

太赫兹半导体激光光频梳研究进展

光频梳由一系列等间距、高稳定性的频率线组成.由于具有超高频率稳定性和超低相位噪声,光频梳在精密光谱测量、成像、通信等领域具有重要应用.在太赫兹波段,基于半导体的电抽运太赫兹量子级联激光器具有大功率输出、宽频率覆盖范围等特点,是产生太赫兹光频梳的理想载体.本文主要介绍基于太赫兹半导体量子级联激光器光频梳的研究进展,详细列举了自由运行、主动稳频和被动稳频模式下产生光频梳的方法.双光梳光谱可以克服传统太赫兹光谱仪需要机械扫描系统而难以实现实时光谱检测的难题,是光频梳应用的主要方向.在光频梳基础之上,本文还介绍了采用两个太赫兹量子级联激光器产生双光梳的方法和应用.     

光频链接的双光梳气体吸收光谱测量

双光梳光谱技术以其无运动部件快速采样、高分辨率探测等优势成为宽带激光光谱测量中的热点技术.但受限于常用微波锁定双光梳光源间的噪声特性,双光梳光谱技术仍难以发挥其探测潜能.本文报道一种光频域互相链接的双光梳光谱探测方案.通过将两台激光器的偏置频率同时锁定到一个窄线宽激光器上,既免去了结构复杂且成本高昂的非线性自参考系统,又将双光梳间的共同参考点设置到了光频范围,抑制了双光梳光谱采样抖动,实现光谱探测性能的提升.~(13)C_2H_2的ν_1+ν_3 P支光谱数据测量数据分析结果表明:谱线位置与文献结果符合良好,光谱分辨率为0.086 cm~(-1),信噪比200:1(62.5 ms,100幅平均),相应的秒均噪声等效吸收系数达6.0×10~(-6)cm~(-1)·Hz~(-1/2).该工作为双光梳光谱测量的实际应用提供了一种高精度、低成本、易于实现的解决方案.     

光频辐射下高温超导薄膜响应行为

本报道了ＹＢＣＯ／ＳｒＴｉＯ３外延膜样品对波长λ＝０．６３μｍ ＨＥ－Ｎｅ激光照射下的光响应测量结果。实验表明，当温度在Ｔｃ附近时，光响应∞＾ΔＲ／ΔＴ以及∞（１／ｆ）＾１／２，其行为表现为辐射热效应。当温度较低时，其行为难以用辐射热效应解释，从而表现出非平衡光响应性质，基于一维热传导膜及光致准粒子激发观点，分别对上述不同性质的光响应进行了讨论。     

红宝石激光器的声学控制

红宝石激光器的输出光强是强烈起伏的,常常只是一串无规的单个闪光(“尖峰”).此现象还缺乏统一的解释,弛豫过程可能起作用.考察红宝石激光器在周期性扰动下的表现,对于研究红宝石激光器及其调制问题都是有意义的.Bayer,Hellwege和Schaack等用晶体中的径向和弯曲振动研究过红宝石激光器,观察到与声同步的尖峰序列.这些振动形式的控制作用是不难理解的,因为它们在晶体中引起垂直于谐振腔轴线的折射率梯度,通过附加的散射损失使谐振腔的Q值发生周期性的变化.     

红宝石激光大能量实验

本文分析了红宝石光学均匀性对激光输出能量的影响,进行了红宝石激光大能量实验,得到1500J~*的激光输出.克服效率下降问题以后,得到3000J~(**)的激光输出.     

红宝石晶体的双散射

一、引言红宝石晶体是掺Ｃｒ３＋的ａ－Ａｌ２Ｏ３单晶体,空间群为Ｄ３ｄ－Ｒ３Ｃ,在光学性质上为单光轴晶体．根据晶体光学原理,一束具有各种振动的自然光进入单光轴晶体后．一般情况下,将分成两种互相垂直振动的偏振光：寻常光和反常光．二者在晶体内以不同的速度传播,因而晶体有两种不同的折射率（分别记为ｎ和）,称为晶体的双折射．通常,定义为双折射系数。红宝石为负单轴晶,即ｎ,而且在晶体内,两种偏振光被吸收?...     

红宝石能谱的理论研究

 本文用限制Hartree-Fock自洽场方法对红宝石进行了计算，得到了单电子分子轨道，在此基础上利用不可约张量方法求解红宝石价电子体系多体Schrodinger方程，得到了与实验相符的红宝石d－d跃迁能谱，标准误差为九百波数。进一步计算了在不同压力下红宝石d－d跃迁能谱。结果表明，能谱中R₁线（⁴A₁→²E）随压力增大产生红移，与实验定性一致。     

红宝石吸收宽带的强度

红宝石晶体中Cr³⁺与六个近邻O^2-组成一个有严重畸变的正八面体,因而高阶奇晶场与一阶奇晶场有相同的数量级。由于红宝石中Cr³⁺的格位近似保持C_3v对称,T_2u型的高阶场非常小,可以忽略,但T_1u,A_2u型高阶晶场对红宝石吸收谱强度则原则上不能予以忽视,对于Y带和U^⊥带,高阶场有显著贡献,但对U^‖带,所产生的强度非常小。本文考虑了格点奇对称振动对U,Y带强度的贡献,发现U^‖带主要是奇振动与电子耦合产生的吸收谱。由此出发,讨论了红宝石宽带振子强度、带形等问题,得到了与实验相符合的结果。     

激光大气成丝中的非线性光频转换

超快强激光在光学介质（如空气）中传播时由于克尔自聚焦效应和等离体散焦效应动态平 衡会发生一种独特的非线性激光成丝现象。激光成丝过程会诱导一些独特的物理现象,如非线性 光频转换产生超连续光谱、等离子体诱导高压放电、锥形辐射等,在大气传感、天气控制等研究 领域具有重要的应用前景。本文针对飞秒激光大气成丝过程中与传输介质相互作用所诱导的非线 性发光过程,介绍了激光大气成丝所产生的超连续光谱（白光）激光、谐波产生和太赫兹波辐射 三种非线性光频转换现象,并着重探讨了太赫兹波辐射的物理机理、研究现状和应用前景。