两个不同多模奇相干态光场可分辨性分析

目的 讨论两个不同多模奇相干态的可分辨性与其内禀参数之间的关系。方法采用两个不同态的密度算符距离函数方法，从理论上研究两个不同多模奇相干态光场之间的距离。结果得到了两个不同多模奇相干态之间的距离函数Do（rj,rj＇）。结论结构相同的两个多模奇相干态光场之间不可分辨；模数相同且相互平行的两个多模奇相干态光场具有相似性，只能部分地分辨；模数相同且相互正交的两个多模奇相干态光场在一定条件下完全可分辨。     

两不同奇相干态组成的第种四态叠加多模叠加态光场的等阶N次方Y压缩

本文构造了由两不同奇相干态组成的第Ⅲ种四态叠加多模叠加态光场|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q.利用新近建立的多模压缩态理论,详细研究了态|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q的广义非线性等阶N次方Y压缩特性,结果发现由不呈现等阶高阶压缩效应的两奇相干态线性叠加组成的新量子光场态|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q呈现出许多奇异物理现象:1)当压缩阶数N=4m(m=1,2,3,…,…)时,态|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q始终恒处于等阶N-Y最小测不准态;2)当压缩阶数N=4m-2(m=1,2,3,…,…)时,在一定条件下,态|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q的某一正交分量处于等阶N-Y最小测不准态时,另一正交分量则始终既不处于等阶N-Y最小测不准态,也不呈现等阶N次方Y压缩效应,这种现象称为“半相干态”效应;在另外一些条件下,态|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q的两正交分量可分别呈现出等阶N次方Y压缩效应,其压缩特性具有周期性变化的、互补对称的关系.3)当压缩阶数N为奇数时,态|Ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ>_q始终不会呈现等阶N次方Y压缩效应,也不处于等阶N-Y最小测不准态,但在一定条件下可呈现“半相干态”效应.     

多模复共轭虚偶相干态光场的等阶N次方Y压缩与等阶N次方H压缩

本文利用新近建立的多模压缩态理论,详细研究了一种新型的多模复共轭虚偶相干态光场|Ψ_i,e^*(2)>_q的广义非线性等阶N次方Y压缩与等阶N次方H压缩特性.结果发现:1)当压缩阶数N为奇数时,态Ψ_i,e^*(2)>_q在一定条件下总可呈现出周期性变化的、任意阶的等阶N次方Y压缩效应;当腔模总数q与压缩阶数N两者之乘积q·N为奇数时,则在一定条件下态|Ψ_i,e^*(2)>_q又可呈现出周期性变化的、任意阶的等阶N次方H压缩效应.2)态|Ψ_i,e^*(2)>_q与多模偶相干态光场|Ψ_i,e^*(2)>_q与多模虚偶相干态光场|Ψ_i,e⁽²⁾>_q的压缩幅度、压缩条件和压缩特征等完全相同.这一结果再次从理论上证实了多模压缩光中的确存在着“相反压缩”和“压缩简并”这两类新的物理现象.     

一类特殊多模泛函叠加光场不等幂次振幅压缩

构造了一类特殊的多模泛函叠加态光场｜ψ(4) (fj)〉q,它是由多模泛函相干态、多模复共轭泛函相干态以及它们的相反态这四个量子态等几率线性叠加组成的.通过研究发现,在相同条件下,态｜ψ(4) (fj)〉q中的各不同模呈现的不等幂次振幅压缩现象的压缩程度、压缩深度,取决于光场经典强度的空间分布函数.特别是随着各模经典初始相位和经典强度的空间分布函数的变化,态｜ψ(4) (fj)〉q中各不同模所呈现的不等幂次振幅压缩现象在空间上的分布是非均匀、非线性和各向异性的.     

四态叠加多模泛函叠加态光场的奇次振幅压缩

目的研究四态叠加多模泛函叠加态光场的高次振幅压缩特性。方法利用量子力学中的态叠加原理，构造了由多模泛函偶相干态和多模泛函复共轭偶相干态线性叠加组成的一类典型的多模泛函叠加态光场｜ψ2e（fj）〉q；利用多模压缩态理论，研究态｜ψ2e（fj）〉q的高次奇数次振幅压缩特性。结果态｜ψ2e（fj）〉q是一类典型的非经典光场，当压缩次数为奇数时，在一定的条件下，态｜ψ2e（fj）〉q的两正交相位分量总可呈现不同程度的互补对称的奇数次振幅压缩效应。结论光场经典强度的空间分布函数对态｜ψ2e（fj）〉q的压缩程度、压缩深度会产生直接影响，随着各模经典强度空间分布函数的变化，态｜ψ2e（fj）〉q中各不同模所呈现的振幅压缩现象在空间的分布是非均匀、非线性和各向异性的。     

多模奇与偶相干态光场可分辨性的证明

构造了一般形式的多模相干态光场，并由一般形式的多模相干态光场及其相反态光场构造出一般形式的多模奇相干态光场和多模偶相干态光场；运用L．Knoell等人提出的两个量子态之间的距离函数，从理论上严格证明了多模奇相干态光场与多模偶相干态光场是完全可以分辨的量子态光场．     

两不同奇相干态组成的第Ⅲ种四态叠加多模叠加态光场的等阶N次方H压缩

本文构造了由两不同奇相干态组成的第种四态叠加多模叠加态光场|ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ〉_q.利用新近建立的多模压缩态理论,详细研究了态|ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ〉_q的广义非线性等阶N次方H压缩特性,结果发现由多模奇相干态|ψ,_o〉_q和多模虚奇相干态|ψ_i⁽²⁾,_o〉_q这两者线性叠加所组成的新量子光场态、|ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ〉_q是一种典型的非经典光场.1)当腔模总数q与压缩阶数N的乘积q·N为偶数、且qN=4m(m=1,2,3,…,…)时,态|ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ〉_q恒处于等阶N-H最小测不准态,与其它参量的取值无关;2)当qN为偶数、且qN=4m-2(m=1,2,3,…,…)时,(i)态|ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ〉_q可呈现等阶N次方H压缩效应,其两正交分量的压缩特性呈现周期性变化的、互补对称关系;(ii)态|ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ〉_q可呈现“半相干态”效应.3)当qN为奇数时,态|ψ_o⁽⁴⁾,Ⅲ〉_q始终不呈现等阶N次方H压缩效应,也不处于等阶N-H最小测不准态,但在一定条件下可呈现“半相干态”效应.     

四态叠加多模光场的等幂次N次方H压缩

根据量子力学中的线性叠加原理,构造了由奇、偶相干态光场所组成的一种新型的四态叠加多模叠加态光场|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅲ〉_q.它是由多模虚奇相干态和多模虚偶相干态这两者的线性叠加所组成的.利用多模压缩态理论详细研究了态|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅲ〉_q的等幂次N次方H压缩特性.结果发现:当腔模总数q与压缩次数N的乘积为奇数时,若各模初始相位和qj＝1φ_j、态间叠加几率幅γ_o、γ_e以及态间相位差θ_e-θ_o等相关参量满足一定的不同条件时,态|Ψ_o,e⁽⁴⁾Ⅲ〉_q可分别呈现以下非经典效应:i)等幂次N次方H压缩;ii)"半相干态"效应.     

一种新型的多模虚奇相干态光场的两种等阶最小测不准态——等阶N-Y与等阶N-H最小测不准态

本文利用新近建立的多模压缩态理论,详细研究了一种新型的多模虚奇相干态光场|Ψ_i,o⁽²⁾〉_q的广义非线性等阶高阶压缩特性.结果发现:1)当压缩阶数 N为偶数时,多模虚奇相干态 |Ψ_i,o⁽²⁾〉_q总是恒处于等阶 N-Y最小测不准态;而当 N为奇数时,态 |Ψ_i,o⁽²⁾〉_q既不处于等阶 N-Y最小测不准态,也不呈现等阶 N次方 Y压缩效应.2)当腔模总数 q与压缩阶数 N这两者之积 q&183;N为偶数时,多模虚奇相干态 |Ψ_i,o⁽²⁾〉_q 始终恒处于等阶 N-H最小测不准态;而当q&183;N为奇数时,态 |Ψ_i,o⁽²⁾〉_q 既不处于等阶 N-H最小测不准态,也不呈现等阶 N次方 H压缩效应.3)上述的等阶 N-Y最小测不准态与等阶 N-H最小测不准态属于两种截然不同的等阶最小测不准态,两者无论在定义上、性质上、条件上还是在产生机制上都存在着严格的本质区别.4)多模虚奇相干态光场 |Ψ_i,o⁽²⁾〉_q与已报道的多模奇相干态光场 |Ψ_,o〉_q和多模复共轭奇相干态光场 |Ψ_*,o⁽²⁾〉_q等虽是三种不同的量子光场态,但却具有完全相同的量子统计性质;即在相同条件下它们都恒处于上述的两种等阶最小测不准态,但始终不呈现等阶 N次方 Y压缩与等阶 N次方 H压缩效应.     

三态叠加多模纠缠态光场退相干下的混态差压缩

利用多模压缩态理论,对由多模真空态、多模复共轭相干态及多模复共轭虚相干态三态线性叠加构成的多模纠缠态光场在退相干下的均匀混态时其等幂次差压缩特性进行了研究。结果表明,当满足不同的条件时,混态光场中不仅呈现该纠缠态的某一正交相位分量存在着广义非线性等幂次高次差压缩特性的普通差压缩现象,而且还呈现其两个正交相位分量同时存在广义非线性高次差压缩特性的“双边差压缩”现象。后者是一种与测不准关系相悖的全新的物理效应。